Расчёт значений резисторов для LED-схем: пошаговое руководство

Как найти значение резистора для разных типов LED-схем

Следующий пошаговый урок поможет вам найти правильное значение резистора (или резисторов) для одного или нескольких LED и LED-строк для подключения к батарее и источнику питания.

Изучив эту тему, вы сможете:

• Рассчитывать значение резисторов для разных схем LED
• Рассчитывать прямой ток LED
• Рассчитывать прямое напряжение для разных LED-схем
• Подключать LED последовательно с батареей
• Подключать LED параллельно с батареей
• Подключать LED в последовательно-параллельных комбинированных схемах

Обновление: Также можно использовать этот Калькулятор резистора для LED для этой цели

Типовый символ LED, конструкция и определение выводов.

Нажмите на изображение для увеличения

Прежде чем углубляться в детали, разберём простейшую схему, чтобы остальные расчёты были понятнее.

Нажмите на изображение для увеличения

Это самая простая последовательная схема LED.

Здесь напряжение питания 6В, прямое напряжение LED (V_F) — 1,3 Вольт, прямой ток (I_F) — 10 мА.

Теперь значение резистора (который подключаем последовательно с LED) для этой схемы:

Значение резистора = (V_{питания} – V_F) / I_F = (6 – 1,3) / 10 мА = 470 Ом

Потребляемый ток = 20 мА

Формула мощности резистора для этой схемы:

Мощность резистора = I_F² × Значение резистора = (10 мА)² × 470 Ом = 0,047 Вт = 47 мВт

Но это минимально требуемое значение мощности резистора, чтобы он не перегревался. Рекомендуется удвоить расчётную мощность, поэтому выбирайте 0,047 Вт × 2 = 0,094 Вт = 94 мВт резистор для этой схемы. Мощность резистора (удвоенная) = 0,094 Вт = (94 мВт)

Также учитывайте:

• Точное значение мощности резистора найти трудно. Обычно резисторы выпускаются 1/4 Вт, 1/2 Вт, 1 Вт, 2 Вт, 5 Вт и т.д. Выбирайте ближайшее большее значение. Например, если расчётная мощность 0,789 Вт = 789 мВт, выбирайте 1 Вт резистор.
• Точное номинальное значение резистора найти трудно. Резисторы выпускаются стандартными значениями. Если не найдете точное, берите ближайшее стандартное. Например, расчёт 313,5 Ом — используйте 330 Ом. Если ближайшее значение недостаточно близко, можно собрать нужное последовательно-параллельно.
• I_F = Прямой ток LED: Максимальный ток, который LED может принимать постоянно. Рекомендуется 80% от номинального тока для долговечности. Например, если номинал 30 мА, работайте на 24 мА. Превышение сократит жизнь или сожжёт LED.
• Если не знаете прямой ток, предполагайте 20 мА — типичный LED работает на 20 мА.
• V_F = Прямое напряжение LED: Падение напряжения при подаче номинального прямого тока. Данные на корпусе LED, обычно 1,3В – 3,5В в зависимости от типа, цвета, яркости. Если неизвестно — подключите LED через 200 Ом к 6В батарее. Измерьте напряжение на LED — будет ~2В, это и есть прямое напряжение.

Формула для расчёта резистора для последовательного подключения LED:

Ниже — ещё одна простая схема LED (LED, подключённые последовательно). Здесь 6 LED последовательно. Напряжение питания 18В, прямое напряжение (V_F) каждого LED — 2В, прямой ток (I_F) — 20 мА.

Нажмите на изображение для увеличения

Значение резистора (LED последовательно) = (V_{питания} – (V_F × Кол-во LED)) / I_F

Здесь суммарное прямое напряжение (V_F) 6 LED = 2 × 6 = 12В

Прямой ток (I_F) одинаков (20 мА)

(Примечание: это последовательная цепь, поэтому ток в каждой точке одинаков, а напряжения складываются) Значение резистора (для последовательной схемы):

= (V_{питания} – (V_F × Кол-во LED)) / I_F = (18 – (2 × 6)) / 20 мА

= (18–12) / 20 мА = 300 Ом

Общий потребляемый ток = 20 мА

(Последовательная цепь — токи одинаковы) Мощность резистора:

= I_F² × Значение резистора = (20 мА)² × 300 Ом = 0,12 = 120 мВт

Но это минимальное значение. Рекомендуется удвоить: 0,12 Вт × 2 = 0,24 Вт = 240 мВт резистор для этой схемы. Мощность резистора (удвоенная) = 0,24 Вт = (240 мВт)

Формула для расчёта резистора для параллельного подключения LED (с общим резистором):

Нажмите на изображение для увеличения

В этой схеме LED подключены параллельно с общим резистором. Напряжение питания 18В, прямое напряжение (V_F) LED — 2В, прямой ток (I_F) — 20 мА каждый.

Значение резистора (LED параллельно с общим резистором) = (V_{питания} – V_F) / (I_F × Кол-во LED)

Здесь суммарный прямой ток (I_F) 4 LED = 20 мА × 4 = 0,08 А, прямое напряжение (V_F) одинаковое (2В)

(Примечание: это параллельная цепь, поэтому напряжение в каждой точке одинаковое, а токи складываются).

Значение резистора (параллельная схема с общим резистором):

= (V_{питания} – V_F) / (I_F × Кол-во LED)

= (18 – 2) / 0,08

= 200 Ом

Общий потребляемый ток = 20 мА × 4 = 80 мА

(Параллельная цепь — токи складываются)

Мощность резистора = I_F² × Значение резистора = (20 мА)² × 200 Ом = 0,08 Вт = 80 мВт

Но это минимальное значение. Рекомендуется удвоить: 1,28 Вт × 2 = 2,56 Вт резистор для этой схемы. Мощность резистора (удвоенная) = 2,56 Вт (280 мВт)

Формула для расчёта резистора для параллельного подключения LED (с отдельными резисторами)

Нажмите на изображение для увеличения

Это другой способ — LED параллельно с отдельными резисторами. 4 LED параллельно с отдельными резисторами. Напряжение питания 9В, прямое напряжение (V_F) LED — 2В, прямой ток (I_F) — 20 мА каждый.

Значение резистора (LED параллельно с отдельными резисторами) = (V_{питания} – V_F) / I_F Здесь суммарное прямое напряжение (V_F) LED = 2 и прямой ток (I_F) 20 мА (т.е. 20 мА)

(Примечание: это параллельная цепь, но мы ищем значение резистора для каждой секции, а не для всей схемы. В каждой секции схема становится последовательной (обратитесь к формуле последовательной схемы или к 1-й простой схеме — они идентичны)

Значение резистора (параллельная схема с отдельными резисторами):

= (V_{питания} – V_F) / I_F = (9 – 2) / 20 мА = 350 Ом

Общий потребляемый ток = 20 мА × 4 = 80 мА (параллельная цепь — токи складываются)

Мощность резистора = I_F² × Значение резистора = (20 мА)² × 350 Ом = 0,14 = 140 мВт

Но это минимальное значение. Рекомендуется удвоить: 0,14 Вт × 2 = 0,28 Вт = 280 мВт резистор для этой схемы. Мощность резистора (удвоенная) = 0,28 Вт (280 мВт)

Существует ещё способ (последовательно-параллельное соединение) подключения LED к батарее; если вы поняли эти простые расчёты, уверен, что легко рассчитаете резисторы для последовательно-параллельных схем LED.

Связанные посты:

• Калькулятор цветового кода резистора
• Калькулятор RMS напряжения
• Калькулятор падения напряжения
• Калькулятор закона Ома
• Калькулятор сечения провода и кабеля в AWG
• Калькулятор сечения электрического провода и кабеля (медь и алюминий)