Расчет резистора для светодиода, калькулятор. Калькулятор расчета сопротивления для светодиодов Рассчитать сопротивление диода

Для определения нужного сопротивления токоограничивающего резистора для одного или нескольких светодиодов потребуются следующие данные:

Напряжение источника питания;
- прямое напряжение светодиода и ток, на который он рассчитан;
- количество и схема подключения светодиодов.

При отсутствии справочных данных, прямое напряжение светодиода можно достаточно точно определить по цвету его свечения, воспользовавшись таблицей:

Большинство этих современных полупроводниковых приборов рассчитаны на ток 20 mA, однако существуют диоды, рассчитанные и на большие токи (150 mA и более). Поэтому, для точного определения номинального тока потребуются технические данные марки диода.

При полном отсутствии данных о марке и технических характеристик светодиода рекомендуем принять за значения номинального тока 10 mA и величину прямого напряжения 1,5-2 В.

От выбора схемы подключения полупроводниковых приборов зависит необходимое количество гасящих резисторов. Так, при их последовательном соединении вполне достаточно одного: во всех точках значения протекающего тока одинаковые.

При параллельном соединении диодов использование одного общего гасящего резистора недопустимо. Ввиду того, что не бывает совершенно одинаковых по своим характеристикам светодиодов; имея определенный разброс по сопротивлениям и, соответственно потребляемым токам, элемент с меньшим сопротивлением будет потреблять больший ток, что может стать причиной преждевременного выхода его из строя.

Таким образом, если сгорит один из нескольких параллельно соединенных светодиодов, на остальные из-за сопротивления резистора, рассчитанного на определенное количество диодов пойдет повышенное напряжение, на которое они не рассчитаны, что, в свою очередь вызовет выход их из строя.

Поэтому, при параллельном соединении светодиодов для каждого элемента рекомендуется предусматривать отдельное сопротивление. В предложенном калькуляторе данная рекомендация учтена.

Расчет производится по формуле:

R=Uгасящее/Iсветодиода;
Uгасящее=Uпитания–Uсветодиода.

Важно! Обязательно соблюдайте правильную полярность подключения светодиодов. К плюсу источника питания подключается анод (более длинный вывод), к минусу - катод (на колбе диода с его стороны имеется характерный срез).

Часто при изготовлении разнообразных устройств возникает необходимость использовать светодиоды и светодиодные индикаторы. Подключение светодиода к источнику питания выполняется, как правило, через ограничивающий ток резистор (гасящий резистор). Ниже описаны принципы и формулы для расчета гасящего резистора, а также небольшой калькулятор для быстрого подсчета.

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.

Рис. 1. Схема подключения светодиода к источнику питания через резистор.

Как видим из схемы, 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.

Простой калькулятор для расчета гасящего резистора

Надежная работа светодиода зависит от тока , протекающего через него. При заниженных значениях, он просто не будет светить, а при превышении значения тока – характеристики элемента ухудшатся, вплоть до его разрушения. При этом говорят – светодиод сгорел. Для того чтобы исключить возможность выхода из строя этого полупроводника необходимо подобрать в цепь с включенным в нее, резистором. Он будет ограничивать ток в цепи на оптимальных значениях.

Для работы радиоэлемента на него нужно подать питание. По закону Ома , чем больше сопротивление отрезка цепи, тем меньший ток по нему протекает. Опасная ситуация возникает, если в схеме течет больший ток, чем положено, так как каждый элемент не выдерживает большей токовой нагрузки.

Сопротивление светодиода является нелинейным. Это значит, что при изменении напряжения, подаваемого на этот элемент, ток, протекающий через него, будет меняться нелинейно. Убедиться в этом можно, если найти вольт - амперную характеристику любого диода, в том числе и светоизлучающего. При подаче питания ниже напряжения открытия p - n перехода, ток через светодиод низкий, и элемент не работает. Как только этот порог превышен, ток через элемент стремительно возрастает, и он начинает светиться.

Если источник питания соединять непосредственно со светодиодом, диод выйдет из строя, так как не рассчитан на такую нагрузку. Чтобы этого не произошло – нужно ограничить ток, протекающий через светодиод балластным сопротивлением, или произвести понижение напряжения на важном для нас полупроводнике.

Рассмотрим простейшую схему подключения (рисунок 1). Источник питания постоянного тока подключается последовательно через резистор к нужному светодиоду, характеристики которого нужно обязательно узнать. Сделать это можно в интернете, скачав описание (информационный лист) на конкретную модель, или найдя нужную модель в справочниках. Если найти описание не представляется возможным, можно приблизительно определить падение напряжения на светодиоде по его цвету:

• Инфракрасный - до 1.9 В.
• Красный – от 1.6 до 2.03 В.
• Оранжевый – от 2.03 до 2.1 В.
• Желтый – от 2.1 до 2.2 В.
• Зеленый – от 2.2 до 3.5 В.
• Синий – от 2.5 до 3.7 В.
• Фиолетовый – 2.8 до 4 В.
• Ультрафиолетовый – от 3.1 до 4.4 В.
• Белый – от 3 до 3.7 В.

Рисунок 1 – схема подключения светодиода

Ток в схеме можно сравнить с движением жидкости по трубе. Если есть только один путь протекания, то сила тока (скорость течения) во всей цепи будет одинакова. Именно так происходит в схеме на рисунке 1. Согласно закону Кирхгоффа, сумма падений напряжения на всех элементах, включенных в цепь протекания одного тока, равно ЭДС этой цепи (на рисунке 1 обозначено буквой Е). Отсюда можно сделать вывод, что напряжение, падающее на токоограничивающем резисторе должно быть равным разности напряжения питания и падения его на светодиоде.

Так как ток в цепи должен быть одинаковым, то и через резистор, и через светодиод ток получается одним и тем же. Для стабильной работы полупроводникового элемента, увеличения его показателей надежности и долговечности, ток через него должен быть определенных значений, указанных в его описании. Если описание найти невозможно, можно принять приблизительное значение тока в цепи 10 миллиампер. После определения этих данных уже можно вычислить номинал сопротивления резистора для светодиода. Он определяется по закону Ома. Сопротивление резистора равно отношению падения напряжения на нем к току в цепи. Или в символьной форме:

R = U (R)/ I ,

где, U (R) - падение напряжения на резисторе

I – ток в цепи

Расчет U (R) на резисторе:

U (R) = E – U (Led)

где, U (Led) - падение напряжения на светодиодном элементе.

С помощью этих формул получится точное значение сопротивления резистора. Однако, промышленностью выпускаются только стандартные значения сопротивлений так называемые ряды номиналов. Поэтому после расчета придется сделать подбор существующего номинала сопротивления. Подобрать нужно чуть больший резистор, чем получилось в расчете, таким образом, получится защита от случайного превышения напряжения в сети. Если подобрать близкий по значению элемент сложно, можно попробовать соединить два резистора последовательно, или параллельно.

Если подобрать сопротивление меньшей мощности, чем нужно в схеме, оно просто выйдет из строя. Расчет мощности резистора довольно прост, нужно падение напряжения на нём умножить на ток, протекающий в этой цепи. После чего нужно выбрать сопротивление с мощностью, не меньшей рассчитанной.

Пример расчета

Имеем напряжение питания 12В, зеленый светодиод. Нужно рассчитать сопротивление и мощность токоограничивающего резистора. Падение напряжения на нужном нам зеленом светодиоде равно 2,4 В, номинальный ток 20 мА. Отсюда вычисляем напряжение, падающее на балластном резисторе.

U (R) = E – U (Led) = 12В – 2,4В = 9,6В.

Значение сопротивления:

R = U (R)/ I = 9,6В/0,02А = 480 Ом.

Значение мощности:

P = U (R) ⋅ I = 9,6В ⋅ 0,02А = 0,192 Вт

Из ряда стандартных сопротивлений выбираем 487 Ом (ряд Е96), а мощность можно выбрать 0,25 Вт. Такой резистор нужно заказать.

В том случае, если нужно подключить несколько светодиодов последовательно, подключать их к источнику питания можно также с помощью только одного резистора, который будет гасить избыточное напряжение. Его расчет производится по указанным выше формулам, однако, вместо одного прямого напряжения U (Led) нужно взять сумму прямых напряжений нужных светодиодов.

Если требуется подключить несколько светоизлучающих элементов параллельно, то для каждого из них требуется рассчитать свой резистор, так как у каждого из полупроводников может быть свое прямое напряжение. Вычисления для каждой цепи в таком случае аналогичны расчету одного резистора, так как все они подключаются параллельно к одному источнику питания, и его значение для расчета каждой цепи одно и то же.

Этапы вычисления

Чтобы сделать правильные вычисления, необходимо выполнить следующее:

1. Выяснение прямого напряжения и тока светодиода.
2. Расчет падения напряжения на нужном резисторе.
3. Расчет сопротивления резистора.
4. Подбор сопротивления из стандартного ряда.
5. Вычисление и подбор мощности.

Этот несложный расчет можно сделать самому, но проще и эффективнее по времени воспользоваться калькулятором для расчета резистора для светодиода. Если ввести такой запрос в поисковик, найдется множество сайтов, предлагающих автоматизированный подсчет. Все необходимые формулы в этот инструмент уже встроены и работают мгновенно. Некоторые сервисы сразу предлагают также и подбор элементов. Нужно будет только выбрать наиболее подходящий калькулятор для расчета светодиодов, и, таким образом, сэкономить свое время.

Калькулятор светодиодов онлайн – не единственное средство для экономии времени в вычислениях. Расчет транзисторов, конденсаторов и других элементов для различных схем уже давно автоматизирован в интернете. Остается только грамотно воспользоваться поисковиком для решения этих задач.

Светодиоды – оптимальное решение для многих задач освещения дома, офиса и производства. Обратите внимание на светильники Ledz. Это лучшее соотношение цены и качества осветительной продукции, используя их, вам не придется самим делать расчеты и собирать светотехнику.

#s3gt_translate_tooltip_mini { display: none !important; }

Светодиодные ленты, благодаря своей универсальности, приобретают большую популярность в освещении внутреннего и наружного пространства. Немаловажную роль в выборе этого источника света играет стремительно снижающиеся цены на оборудование.

Энергопотребление светодиодных светильников за один час работы ниже люминесцентных ламп. Для верного выбора надо знать виды и характеристики светодиодных лент.

Типы светодиодных лент

Светодиодная лента представляет собой гибкую печатную плату, на которую припаяны светодиоды.

Светодиодная лента

В зависимости от условий эксплуатации, в которых будет использоваться источник света, различают несколько классов защиты: IP 20, IP 22, IP 65, IP 67.

Различные модификации led ленты питаются от постоянного напряжения: 5 В, 12 В, 24 В, 36 В. Есть модификации, работающие от 220 В, блок питания которых – контроллер – встроен в плату. 220-вольтный вариант требует наличия в цепи УЗО (устройства защитного отключения).

Конструктивные особенности разных моделей предусматривают открытые варианты, и модели, вмонтированные в силиконовую трубку.

Различаются изделия по типу применяемых светодиодов. Популярны модели SMD 3528, SMD 5050, SMD 5630, SMD 5730.

SМD 3528

SMD 3528 являются типовым стандартом для сверхъярких светодиодов, имеющих корпус для поверхностного монтажа. Название указывает, какой размер имеет диодный элемент 3,5х2,8 мм. Такой светодиод содержит один излучающий кристалл.

Ленты, для изготовления которых использованы указанные светодиоды, за свои технические параметры и низкую цену пользуются заслуженной популярностью.

Одиночный светодиод обладает следующими характеристиками:

Из характеристик ясно, что для питания нужен драйвер 12В. К нему можно последовательно подключить 3 светодиода через понижающий напряжение резистор.

На фотографии видны линии, по которым производится разрезание изделия, между ними как раз находятся светодиоды и резистор.

В характеристиках всегда указано количество светодиодов на 1 метр изделия. Исходя из этого, можно рассчитать мощность отрезка. В стандарте бывает 60, 120,180, 240 светодиодов.

А – на 1 метр приходится 60 светодиодов, мощность, которую излучает метровый отрезок — 4,8 Вт.

Б – на одном метре расположены 120 led – 9,6 Вт.

В – 180 элементов – 14,4 Вт.

Г – 240 светодиодов – 19,2 Вт.

Лицевая сторона печатной платы бывает белого, черного, коричневого или желтого цвета. Это позволяет подобрать модель, которая будет маскироваться на поверхности разных цветов.

На основании ленты находится клейкий слой, изготовленный из двухстороннего скотча.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Перед наклейкой ленты необходимо очистить поверхность от загрязнений и протереть обезжиривающим средством (ацетон, спирт). При монтаже ленты мощностью 14,4 и 16,8 Вт стоит дополнительно использовать термостойкий клей. При работе основание сильно нагревается – заводской клеящий состав теряет свои свойства, лента перестает держаться на поверхности.

Светятся диоды холодным или теплым белым, синим, зеленым, красным или желтым цветами.

SMD 3528 – лента первого поколения с использованием сверхъярких светодиодов. Активно используется в целях декоративной подсветки локально расположенных предметов. Натяжной потолок, выделенный такой лентой, будет «парить» в воздухе. Кухня и комната приобретут, после подсветки светодиодной лентой эксклюзивный вид. Для организации основного освещения ее мощности вряд ли будет достаточно. На смену таким изделиям приходят ленты SMD 5050.

SМD 5050

Светодиоды SMD 5050 состоят из трех диодов 3528, объединенных в одном корпусе, а значит и мощность увеличивается в три раза.

На одном погонном метре количество светодиодов может быть разным – 30, 60 или 120 единиц. Мощность светодиодной ленты таких отрезков будет 7,2, 14,4 и 28,8 Ватт соответственно. Такой мощности вполне хватает, чтобы обеспечить освещение рабочей зоны на кухне. Выгодно смотрится подсветка подвесных потолков, мебели, арок проемов в стенах, салонов автомобилей. Гамма свечения имеет стандартный набор: теплый белый, холодный белый, желтый, синий, красный и желтый цвета. В отличие от модели SMD 3528, каждый из светодиодов может включать в себя кристаллы трех основных цветов и может соответственно светиться любым цветом. SMD 5050 сильнее нагревают монтажную ленту, поэтому температура окружающей среды в месте установки не должна превышать 60 градусов.

Внимание! Длительный перегрев резко сокращает срок службы ленты.

SMD 5730

В результате работ по повышению мощности появились модели SMD 5630, SMD 5730. Мощность таких светодиодов составляет 0,5 Вт. Их позволяет осуществлять полноценное освещение небольших помещений.

Стоит учесть, что такие изделия бывают только белого цвета, искать другие цвета не стоит.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Внимание! Для продления срока службы китайские производители занижают потребление тока такими лентами. Соответственно светоотдача будет меньше. Ленты SMD 5730 стоит приобретать только надежных брендов.

Ленты формата RGВ

Маркировка RGB формируется из первых букв английских слов r ed, g reen, b lue (в переводе красный, зеленый, синий). Сочетая эти цвета разной интенсивности, получают любой оттенок испускаемого света. Это свойство используется в .

Диод SND 3528 содержит только один кристалл и светиться может одним цветом. Для получения оттенков свечения на ленте попеременно установлены три светодиода разных цветов. Подачей различного напряжения на светодиоды получают все разнообразие цветов.

Светодиоды SMD 5050 содержат три кристалла, светящихся разным светом, соответственно сам светодиод будет излучать разные оттенки света.

Внимание! Кристаллы разных цветов управляются определенным уровнем напряжения. Для подключения RGB лент требуются специальные контроллеры.

Управление лентами происходит по четырехпроводной шине. Один из проводников используется как общий. Три других нужны для управления красным, зеленым и синим цветом. Менять их местами категорически запрещается. Ведь расчетный уровень напряжения для красного кристалла не может превышать 2 В, а для синего 3,2 В, что в полтора раза больше. Недолгая работа красного гарантирована.

Если в маркировке присутствует обозначение dd5050rgbw – это значит, что светодиод состоит из четырех кристаллов. Белый цвет получают не сочетанием свечения красного, зеленого и синего, а имеется отдельный светодиодный кристалл белого цвета.

Другие виды

Существуют другие виды светодиодных лент. Основные отличия бывают в типе используемых при изготовлении компонентов, конструктивному исполнению и условиям применения. Одним из распространенных является лента SMD 2835. Однако, в связи с малой мощностью, которую имеет светодиодный кристалл такого светодиода, рассчитывать на достаточный уровень освещенности не приходится.

Бывает определенный тип ленты, который может устанавливаться только в алюминиевые профили или в силиконовую трубку.

Отдельные модели могут иметь боковое или угловое направление свечения. Пример таких моделей – DIP ленты. Они изготавливаются по другой технологии. Внешний вид показан на рисунке

Моменты, на которые нужно обратить внимание

Китайские продавцы предлагают ленту в бобинах по 5 м и в маркетинговых целях указывают полное количество светодиодов.

При выборе следует обращать внимание на такие параметры:

• тип установленных светодиодов. Это будет определять уровень освещенности;
• мощность потребления. От нее зависят параметры блока питания;
• количество светодиодов;
• цвет, монохромная или трехцветная лента нужна;
• напряжения питания;
• степень защиты;
• способы монтажа.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Важно! Китайские продавцы упаковывают продукцию в бобины пяти метровой длины. Часто в описании товара указывается, сколько светодиодов установлено на всем «куске» ленты, а не для одного метра. Цифра 300 в технических характеристиках однозначно говорит о том, что подсчет проводился для всей длины ленты. Моделей, которые имеют такое количество светодиодов на отрезке в 1 метр, нет.

Цветовой оттенок и количество цветов

Внимание! Выбирая замену вышедшей из строя ленты, следует обратить внимание на производителя. Заводы выпускают продукцию, имеющую отличные друг от друга оттенки свечения. Цвет зависит от такого параметра, как длина волны, узнать его можно в технических характеристиках изделия.

Светодиодные ленты выпускают следующих цветов:

• холодный белый;
• теплый белый;
• красный;
• зеленый;
• синий;
• желтый;
• RGB, многоцветные.

Приобретает популярность розовый цвет. Производители и продавцы продвигают его продажу, обосновывая полезностью для растений. Обещают, трава, посаженная в аквариум, приобретет пышный вид.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Розовое свечение достигается сочетанием красного и синего цветов. Спектр излучения недорогих изделий не совпадает с диапазоном 440 нм (синий) и 660 нм (красный), который используется для фотосинтеза. Проверить спектр излучения без специальных приборов не получится – остается верить производителям.

Световой поток

Для светодиодов разного цвета, но одинаковой мощности, генерируемый световой поток будет отличаться. Общие параметры указаны в таблицах характеристик светодиодов. Полный световой поток зависит от мощности светодиодов.

Напряжение питания и мощность

Напряжение питания конкретной модели указывается производителем. Существуют изделия с номиналом:

• +5 В, такое питание применяется в световых приборах, питающихся от разъемов USB компьютеров и их специальных видах, применяемых для отделки элементов одежды. В этом случае используется драйвер преобразующий напряжение батареек 1,5 В в постоянный ток 5 В.
• +12 В, самый распространенный номинал для питания лент. Используются специальные блоки питания – драйвера.
• + 24 В, чаще всего применяется в том случае, когда необходимо резервирование питания при пропадании напряжения. Сила тока будет для одинаковых по мощности отрезков в два раза меньше, аккумулятор будет работать дольше. Другой вариант применения лент с таким питанием используется в случаях больших расстояний от источника питания до ленты. Таким способом снижается падение напряжения, вызванное сопротивлением электропроводки.
• + 36 В. Используется редко. Главная причина в том, что не все производители выпускают продукцию с таким напряжением питания, и найти замену вышедшему из строя блоку питания быстро не удастся. Выгода использования заключается в сниженном токе, который будет потреблять светильник и, соответственно, в применении проводов меньшего сечения.

Энергия, потребляемая лентой должна рассчитываться как произведение количества ампер и напряжения питания. Для измерений используется мультиметр.

Расчет мощности светодиодной ленты можно осуществить, зная ее энергопотребление. Для этого параметр потребления 1 метра умножают на длину применяемого отрезка.

Узнать мощность можно по виду установленных светодиодов. Размеры для разных видов и их параметры приведены ранее.

Степень защиты

Степень защиты обычно указывается в соответствии с международными стандартами, она обязательно указывается производителем на упаковке.

Маркировкой IP 20 обозначаются открытые светодиодные ленты, они применимы для помещений, в которых не требуется влагозащита. Ее можно использовать для подсветки потолков, мебели.

IP 65 – частично влагозащищенное изделие. Подходит для ванных комнат, в рабочих зонах кухни.

IP 68 – лента полностью защищена от влаги. Возможно использование в воде, на глубине до 1 метра. Однако при использовании, например, для подсветки бассейна желательно установить УЗО (устройство защитного отключения) для предотвращения поражения электрическим током.

Определить степень защиты можно по маркировке на упаковке изделия.

Степень защиты светодиодных лент

Качество сборки

Качество сборки напрямую зависит от производителя. Надежностью отличается продукция фирм OSRAM, Navigator, Feron, Gauss, Cree, Arlight.

Приобретать ленту лучше в местах, где можно посмотреть ее в работе, подержать в руках.

Возможные дефекты:

• некачественная пайка;
• неработающие или мигающие отрезки;
• спайка изделия из нескольких отдельных кусков.

Если принято решение купить в интернет-магазине, необходимо тщательно изучить отзывы покупателей. В описаниях товара возможно завышение параметров светоотдачи. В некоторых случаях производители, применяя качественные светодиоды, для продления срока их службы устанавливают завышенные по параметрам ограничивающие резисторы. А это значит при долгом сроке службы, что неплохо, нужный уровень освещенности не будет обеспечен.