Расчет резистора для светодиода. Онлайн калькулятор

Довольно часто у многих начинающих радиолюбителей возникает проблемы с расчетом сопротивления резистора для светодиода. И зачастую они не знают, для чего такой резистор вообще нужен. В данной статье попробуем разъяснить данный вопрос и для облегчения приведем онлайн калькулятор для расчета сопротивления резистора светодиода.

Важные параметры светодиодов

С точки зрения проблемы подбора резистора для светодиода нас в первую очередь интересуют всего два параметра светодиодов:

1. I_F — прямой ток светодиода
2. V_F — прямое напряжение светодиода (рабочее напряжение)

Рассмотрим это на примере светодиода L-53IT. Вот его краткие характеристики:

• Материал: gaasp/gap
• Цвет свечения: красный
• Длина волны: 625нм
• Максимальное прямое напряжение: 2,5 В
• Максимальное обратное напряжение: 5В
• Максимальный прямой ток: 30мА
• Рабочая температура: -40…85С

В datasheet светодиода L-53IT в разделе «Absolute Maximum Ratings» (значения, которые нельзя превышать) мы находим информацию о максимальном непрерывном постоянном токе, который может протекать через данный светодиод, не вызывая ее повреждения (30мА):

Затем мы проверяем по datasheet, какое типичное прямое напряжение светодиода (падение напряжения на диоде):

и мы видим, что:

• тестовые данные указаны для тока I_F= 20мА,
• типичное прямое напряжение составляет V_F = 2В.

Ток 20мА обеспечивает нам хороший световой поток, а так как светодиоды не вечны, и со временем испускаемый поток света уменьшается, то в большинстве случаев для данного светодиода этот ток будет достаточен.

Светодиод без резистора

Для начала рассмотрим, что произойдет, если мы подключим светодиод к источнику питания без резистора ограничивающего ток. В качестве примера мы будем использовать источник питания с напряжением 5В.

В этом случае, в соответствии со вторым законом Кирхгофа:

сумма падений напряжения в замкнутом контуре равна нулю

Получается, что все напряжение питания сосредоточено на нашем светодиоде:

Что означает появление напряжения 5В на нашем светодиоде? Давайте посмотрим на график зависимости тока светодиода от напряжения в прямом направлении:

То есть, при превышении 2,05 вольт, ток будет расти очень быстро, достигнув высокого значения.

В нашем случае, питание светодиода без ограничительного резистора приведет к генерации тока большего, чем допустимо (30 мА), что в свою очередь произойдет его повреждение.

Здесь следует добавить, что причиной, разрушающим светодиод является не ток как таковой, а выделяемая мощность в виде тепла.

Ограничение тока протекающего через светодиод

Таким образом, мы должны ограничить ток светодиода. У нас есть два варианта:

• использовать питание стабильным током (не более 30мА в соответствии с технической спецификацией светодиода)
• ограничить ток по-другому.

В данной статье мы займемся вторым способом, а именно, мы подключим резистор последовательно со светодиодом. На этом резисторе будет происходить падение части напряжения источника питания, который обозначим как V

R:

В соответствии с приведенным выше вторым законом Кирхгофа, распределение напряжений будет определяться по формуле:

V_CC = V_R + V_F

 

В нашем случае мы знаем типовое значение напряжения нашего светодиода, которое составляет 2 вольт, а также напряжение питания 5 вольт:

Таким образом, мы можем вычислить необходимое падение напряжения на резисторе R, для того чтобы на диоде было только необходимые 2 вольта:

V_R = V_CC — V_F

V_R

= 5В — 2В = 3В

то есть, мы стремимся к получению следующих напряжений в нашей схеме:

Теперь мы используем первый закон Кирхгофа:

сумма значений силы токов, входящих в узел равна сумме значений силы токов, вытекающей из этого узла

Нашим узлом является место соединения резистора и светодиода, и это означает, что через резистор будет проходить тот же ток, что и через светодиод. Поскольку мы предположили, что через светодиод может течь ток I_F= 20мА, то:

Сопротивление резистора вычислим с помощью Закона Ома:

то есть в нашем случае:

и наконец, мы можем вывести общую формулу:

После расчета сопротивления, выбирается резистор из номинального ряда. В нашем случае это резистор  точно такой  же, как рассчитали, то есть, 150 Ом, который имеется в номинальных рядах E24, E12 и E6.

А что делать,  когда сопротивление резистора не соответствует ни одному значению из номинального ряда? В этом случае следует выбрать одно из двух ближайших к расчетному сопротивлению, при этом необходимо учитывать следующее:

Если сопротивление будет меньше, чем рассчитывали, то это увеличит значение тока, протекающего через светодиод.

Если сопротивление будет больше, чем рассчитывали, то это уменьшит световой поток, испускаемый светодиодом.

Калькулятор расчета резистора для светодиода

Ниже приводим калькулятор для расчета сопротивления резистора светодиода:





Расчет резистора для светодиодов: примеры, онлайн калькулятор

При подключении светодиодов небольшой мощности чаще всего используется гасящий резистор.  Это наиболее простая схема подключения, которая позволяет получить требуемую яркость без использования дорогостоящих драйверов. Однако, при всей ее простоте, для обеспечения оптимального режима работы необходимо провести расчет резистора для светодиода.

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.

На рисунке показаны типовые значения рабочих точек для красных, зеленых, белых и голубых светодиодов при токе 20 мА. Здесь можно заметить, что led разных цветов при одинаковом токе имеют разное падение напряжения в рабочей области. Эту особенность следует учитывать при проектировании схем.

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

Полная же ВАХ выглядит следующим образом:

Здесь видно, что обратное включение бессмысленно, поскольку светодиод не будет излучать, а при превышении некоторого порога обратного напряжения выйдет из строя в результате пробоя. Излучение же происходит только при включении в прямом направлении, причем интенсивность свечения зависит от тока, проходящего через led. Если этот ток ничем не ограничивать, то led перейдет в область пробоя и перегорит. Если нужно установить рабочий светодиод или нет, то Вам будет полезна статья подробно раскрывающая все способы проверки led.

Как подобрать резистор для одиночного светодиода

Для ограничения тока светоизлучающего диода можно использовать резистор, включенный таким образом:

Теперь определяем, какой резистор нужен. Для расчета сопротивления используется формула:

где U пит  — напряжение питания,

U пад- падение напряжения на светодиоде,

I — требуемый ток светодиода.

При этом мощность, рассеиваемая на резисторе, будет пропорциональна квадрату тока:

Например, для красного светодиода Cree C503B-RAS типовое падение напряжения составляет 2.1 В при токе 20 мА. При напряжении питания 12 В сопротивление резистора будет составлять

Из стандартного ряда сопротивлений Е24 подбираем наиболее близкое значение номинала – 510 Ом. Тогда мощность, рассеиваемая на резисторе, составит

Таким образом, потребуется гасящий резистор номиналом 510 Ом и мощностью рассеивания 0.25 Вт.

Может сложиться впечатление, что при низких напряжениях питания можно подключать led без резистора. На этом видео наглядно показано, что произойдет со светоизлучающим диодом, включенного таким образом, при напряжении всего 5 В:

Светодиод сначала будет работать, но через несколько минут просто перегорит. Это вызвано нелинейным характером его ВАХ, о чем говорилось в начале статьи.

Никогда не подключайте светодиод без гасящего резистора даже при низком напряжении питания. Это ведет к его выгоранию и, в лучшем случае, к обрыву цепи, а в худшем – к короткому замыканию.

Расчет резистора при подключении нескольких светодиодов

Подключить несколько led можно двумя способами: последовательно и параллельно. Схемы включения показаны ниже. Не забудьте почитать более подробно про способы подключения светодиодов.

При последовательном соединении используется один резистор, задающий одинаковый ток всей цепочке led. При этом следует учитывать, что источник питания должен обеспечивать напряжение, превышающее общее падение напряжения на диодах. То есть при соединении 4 светодиодов с падением 2.5 В потребуется источник напряжением более 10 В. Ток при этом для всех будет одинаковым. Сопротивление резистора в этом случае можно рассчитать по формуле:

где  — напряжение питания,

— сумма падений напряжения на светодиодах,

— ток потребления.

Так, 4 зеленых светодиода Kingbright L-132XGD напряжением 2.5 В и током 10 мА при питании 12 В потребуют резистора сопротивлением

При этом он должен рассеивать мощность

При параллельном подключении каждому светоизлучающему диоду ток ограничивает свой резистор. В таком случае можно использовать низковольтный источник питания, но ток потребления всей цепи будет складываться из токов, потребляемых каждым светодиодом. Например, 4 желтых светодиода BL-L513UYD фирмы Betlux Electronics с потреблением 20 мА каждый, потребуют от источника ток не менее 80 мА при параллельном включении. Здесь сопротивление и мощность резисторов для каждой пары «резистор – led» рассчитываются так же, как при подключении одиночного светодиода.

Обратите внимание, что и при последовательном, и при параллельном соединении используются источники питания одинаковой мощности. Только в первом случае потребуется источник с большим напряжением, а во втором – с большим током.

Нельзя подключать параллельно несколько светодиодов к одному резистору, т.к. либо они все будут гореть очень тускло, либо один из них может открыться чуть раньше других, и через него пойдет очень большой ток, который выведет его из строя.

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. Очень удобным в этом плане является онлайн калькулятор на сайте cxem.net:

http://cxem.net/calc/ledcalc.php

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.

Например, с помощью этого калькулятора был рассчитан резистор для трех светодиодов CREE XLamp MX3 при напряжении питания 12 В:

Также программа обладает очень полезной функцией: она подскажет цветовую маркировку требуемого резистора.

Еще одна простая программа для расчета сопротивления распространенная на просторах интернета разработана Сергеем Войтевичем с портала ledz.org.

http://ru.e-neon.ru/prog/ledz.rar

Здесь уже вручную выбирается способ подключения светодиодов, напряжение и ток. Программа не требует установки, достаточно распаковать ее в любую директорию.

Заключение

Гасящий резистор – самый простой ограничитель тока для светодиодной цепи. От его подбора зависит ток, а значит, интенсивность свечения и долговечность led. Однако следует помнить, что при больших токах на резисторе будет выделяться значительная мощность, поэтому для питания мощных светодиодов лучше применять драйверы.

 

Расчет резистора для светодиода, калькулятор онлайн

Нередко приходится устанавливать светодиодные индикаторы в различные приборы и станки. Такой индикатор показывает когда прибор включен в сеть и готов к работе, либо с помощью светодиодов можно осуществлять индикацию различных режимов работы прибора или станка. А также, с помощью светодиодов можно создавать очень красивую подсветку для индикаторов приборов, кнопок, выключателей и т.п.

Я решил создать удобный калькулятор, который позволит рассчитать резистор для любого светодиода при подключении на любое напряжение питания прибора.

Как известно, светодиод является полярным, т.е. у него есть плюс и минус, которые следует не путать, иначе светодиод не будет гореть, либо сразу выйдет из строя.

Но, как показала практика, светодиод также можно подключать и источникам переменного тока (проверено мной на индикаторах в выключателях), при этом светодиод в теории может перегореть со временем, но в моем случае за 10 лет работы индикаторов во всех выключателях дома, еще не один светодиод  не перегорел 🙂

Итак, светодиод, это токовый прибор, т.е. для его успешной работы нужно ограничить максимальный ток через светодиод, для этого достаточно подключить последовательно со светодиодом резистор необходимого сопротивления (см. схему на картинке внизу статьи). А чтобы определить необходимое сопротивление, нужно знать напряжение источника, к которому мы подключаем светодиод, напряжение светодиода, ток светодиода.

Для большинства стандартных светодиодов (желтые, зеленые, красные с размером 3-5мм) можно использовать стандартные параметры, которые уже указаны в калькуляторе, необходимо лишь указать напряжения источника питания.

Итак, используя калькулятор ниже вы сможете рассчитать необходимый резистор для светодиода.

 

Расчет резистора для светодиода:

 

Схема подключения светодиода через резистор:

Калькулятор

Нужна помощь в подборе комплекта?

Готовы помочь подобрать оптимальный комплект. Пожалуйста, звоните по рабочим дням по телефону (499) 372 0462 с 10:00 до 18:00 (время Московское). Так же предлагаем воспользоваться простым калькулятором на этой странице.

Как рассчитать светодиодную ленту

Светодиодные ленты широко применяются в интерьере, а так же для рекламы, и для оформления витрин и других объектов. Но прежде чем начать их использовать, требуется провести расчёт светодиодной ленты. Как же это сделать?

Если вы думаете, как подобрать светодиодную ленту, то сначала требуется рассчитать ее длину. Причем при этом важно понимать, что часто лента идет не прямо, а изгибается. Так что речь здесь идет о том, как рассчитать светодиодную ленту со всеми ее изгибами. На самом деле, это совсем несложно сделать, только нужно сразу проложить траекторию, по которой пойдет лента, чтобы впоследствии монтаж прошел без проблем.

Далее рассчитывается общая мощность ленты. Зная мощность каждого метра (а она всегда написана в документации), легко помножить ее на общее количество метров — и вы получите нужное число, которым можно оперировать в дальнейшем. В соответствии с расчётной мощностью ленты Вы подбираете блок питания (не забудьте про запас 10%). Если Вам необходимо управлять яркостью одноцветной ленты, то понадобиться диммер. В случае, если Вы используете многоцветную RGB ленту , то для управления цветностью Вам понадобится контроллер. Быаает, что мощности диммера или кронтроллера не достаточно, тогда необходим усилитель.

Для Вашего удобства Вы можете воспользоваться встроенным калькулятором.

Сам монтаж ленты проходит чрезвычайно быстро, так как большинство современных лент — самоклеящиеся. Чтобы лента хорошо держалась, требуется как следует протереть и обезжирить поверхность, на которую она будет крепиться. Так вы получите гарантию того, что лента будет надежно закреплена и сможет функционировать длительное время.

Расчет требуемого метража светодиодной ленты для освещения помещения

Размеры помещения:

Длина, м:

Ширина, м:

Нормы освещенности: Жилые помещения, 150 LxРабочие кабинеты офисы, 300 LxУчебные аудитории и классы, 500 LxЧитальные залы, 300 LxПроектные и конструкторские бюро, 500 LxКонференц-залы, 200 LxСпортивные залы, 200 LxВыставочные залы, 200 LxТеатры и концертные залы, 200 LxТорговые залы магазинов, 400 LxОбеденные залы и буфеты, 200 LxПарикмахерские, 400 LxКабинеты врачей, 300 LxГаражи, 200 LxСкладские помещения, 200 LxВестибюли, 200 LxКоридоры, 150 LxЛестницы, 100 Lx

Световой поток ленты, Лм

Ответ — оптимальное количество метров ленты: м.

Расчет мощности источников питания для светодиодной ленты

Ответ — мощность источников питания должна быть не менее:Вт

Необходимо увеличить количество блоков питания до