Обновлено:

Рассчитать резистор для светодиода: онлайн калькулятор и формулы

Этот инструмент поможет рассчитать номинал резистора для подключения светодиодов или ограничения тока в цепи. Вы получите точное значение сопротивления и рекомендуемую мощность, что предотвратит перегорание компонентов.

Содержание статьи
Источник питания Напряжение батарейки, USB или блока питания.
Параметры светодиода

Сколько светодиодов соединено в цепочку.

Правильный подбор резистора — базовая задача в электронике, от которой зависит надежность и долговечность работы всей схемы. Чаще всего потребность рассчитать резистор возникает при подключении светодиодов к источнику питания или при необходимости ограничить ток в цепи. Ошибка в расчетах может привести к мгновенному перегоранию компонентов или их постепенной деградации от перегрева.

Назначение резистора в цепи

Резистор (от лат. resisto — сопротивляюсь) — это пассивный элемент электрической цепи, основная функция которого заключается в создании сопротивления току. В контексте подключения активных компонентов, таких как светодиоды (LED), транзисторы или микросхемы, резистор выполняет роль ограничителя тока.

Светодиоды являются компонентами, управляемыми током, а не напряжением. У них очень низкое собственное сопротивление после превышения порогового напряжения. Если подключить светодиод напрямую к источнику питания (например, 12В) без ограничивающего резистора, ток возрастет лавинообразно, и кристалл сгорит за доли секунды. Резистор берет на себя «лишнее» напряжение и задает ток на безопасном уровне.

Основные формулы расчета

Для расчета сопротивления используется фундаментальный закон электротехники — Закон Ома.

Закон Ома для участка цепи

Базовая формула выглядит так:

$$ I = \frac{U}{R} $$

Где:

Отсюда выводится формула для нахождения сопротивления:

$$ R = \frac{U}{I} $$

Расчет резистора для светодиода

При расчете резистора для светодиода необходимо учитывать, что часть напряжения «падает» на самом светодиоде (падение напряжения $U_{led}$). Резистор должен погасить разницу между напряжением источника питания и напряжением светодиода.

Формула выглядит следующим образом:

$$ R = \frac{U*{pit} - U*{led}}{I\_{led}} $$

Где:

Справочные данные: Напряжение и Ток светодиодов

Чтобы рассчитать резистор, нужно знать характеристики подключаемого компонента. Если точной документации нет, можно ориентироваться на усредненные значения:

Цвет светодиодаПадение напряжения ($U_{led}$), ВРабочий ток ($I_{led}$), мА
Инфракрасный1.2 – 1.520 – 50
Красный1.8 – 2.110 – 20
Оранжевый2.0 – 2.210 – 20
Желтый2.1 – 2.410 – 20
Зеленый2.2 – 2.5 (старые), 3.0 – 3.4 (яркие)20
Синий3.0 – 3.420
Белый3.0 – 3.620
Ультрафиолетовый3.5 – 4.020

Важно: В формулах ток подставляется в Амперах. 1 мА = 0.001 А. Например, 20 мА — это 0.02 А.

Алгоритм расчета и подбора номинала

Процесс расчета состоит из нескольких простых шагов. Рассмотрим пример подключения красного светодиода ($2.0В$, $20мА$) к бортовой сети автомобиля ($14.4В$ при заведенном двигателе).

Шаг 1: Определение исходных данных

Шаг 2: Вычисление сопротивления

Подставляем значения в формулу:

$$ R = \frac{14.4 - 2.0}{0.02} = \frac{12.4}{0.02} = 620 \text{ Ом} $$

Шаг 3: Выбор стандартного номинала (Ряд E24)

Резисторы выпускаются с определенными стандартными значениями. Вычисленного значения (620 Ом) может не существовать в природе. В таком случае нужно выбрать ближайшее большее значение из стандартного ряда (например, ряд E24).

Если выбрать меньшее — ток будет выше номинального, что сократит срок службы диода. Если выбрать большее — светодиод будет светить чуть менее ярко, но прослужит дольше.

В ряду E24 есть номинал 620 Ом. Если бы у нас получилось 615 Ом, мы бы выбрали 620 Ом. Если бы получилось 630 Ом — взяли бы 680 Ом.

Расчет мощности резистора

Многие новички забывают об этом параметре. При прохождении тока через резистор выделяется тепло. Если мощность рассеивания резистора будет меньше выделяемой, он перегреется, почернеет и сгорит.

Формула мощности ($P$):

$$ P = I^2 \times R $$

Или (проще, через напряжения):

$$ P = (U*{pit} - U*{led}) \times I\_{led} $$

Пример для нашего случая:

$$ P = (14.4 - 2.0) \times 0.02 = 12.4 \times 0.02 = 0.248 \text{ Вт} $$

Стандартные выводные резисторы имеют мощность 0.125 Вт, 0.25 Вт, 0.5 Вт, 1 Вт и т.д. В нашем случае расчетная мощность 0.248 Вт. Это на пределе для резистора 0.25 Вт. Правило хорошего тона — иметь запас по мощности в 1.5–2 раза. Следовательно, нужно выбрать резистор мощностью 0.5 Вт.

Типы подключения светодиодов

Если вам нужно подключить несколько светодиодов, схема расчета меняется.

Последовательное соединение

При последовательном подключении ток во всей цепи одинаковый, а напряжения светодиодов суммируются. Это более экономичный вариант, так как потери на резисторе уменьшаются.

Формула:

$$ R = \frac{U*{pit} - (U*{led1} + U*{led2} + ... + U*{ledN})}{I\_{led}} $$

Ограничение: суммарное напряжение светодиодов должно быть меньше напряжения питания.

Параллельное соединение

Подключать несколько светодиодов параллельно к одному резистору — плохая практика. Из-за технологического разброса светодиоды могут иметь разное внутреннее сопротивление. Весь ток пойдет через “слабое звено”, светодиод сгорит, после чего ток перераспределится на оставшиеся, и они сгорят лавинообразно.

Правило: для каждого параллельного светодиода — свой собственный резистор.

Цветовая маркировка резисторов

После того как вы рассчитали резистор, его нужно найти. На корпусе большинства выводных резисторов номинал наносится цветными полосами (4 или 5 полос).

  1. 4 полосы: Первые две — цифры, третья — множитель, четвертая — допуск (точность).
  2. 5 полос: Первые три — цифры, четвертая — множитель, пятая — допуск.

Самый надежный способ проверки перед пайкой — использовать мультиметр в режиме омметра.

Частые ошибки

  1. Игнорирование реального напряжения: Например, в автомобиле “12 Вольт” — это условность. Реальное напряжение колеблется от 12.6В до 14.5В. Расчет нужно вести по максимуму.
  2. Расчет “впритык”: Никогда не выбирайте резистор, который будет работать на 100% своей предельной мощности. Он будет сильно греться и нагревать соседние компоненты.
  3. Неправильная полярность: Сам резистор полярности не имеет (его можно вертеть как угодно), но светодиод имеет анод (плюс) и катод (минус). Резистор обычно ставится со стороны плюса, но технически он будет работать и со стороны минуса.

Применение инструмента

Используйте онлайн-калькулятор на этой странице, чтобы мгновенно рассчитать резистор, подобрать ближайший стандартный номинал и проверить необходимую мощность рассеивания. Это сэкономит время и убережет ваши радиодетали от выхода из строя. Введите напряжение вашего источника, параметры светодиода и получите готовое решение.

Часто задаваемые вопросы

Как рассчитать резистор для светодиода?

Используйте формулу R = (Uпит - Uсв) / I, где Uпит — напряжение источника питания, Uсв — падение напряжения на светодиоде, а I — номинальный ток светодиода (обычно 10–20 мА).

Как определить мощность резистора?

Мощность рассчитывается по формуле P = I² * R или P = (Uпит - Uсв) * I. Рекомендуется выбирать резистор с запасом по мощности в 1.5–2 раза от расчетного значения.

Что будет, если поставить резистор с меньшим сопротивлением?

Если сопротивление слишком низкое, через цепь потечет ток, превышающий номинальный. Это приведет к перегреву и быстрому выходу из строя светодиода или самого резистора.

Можно ли подключать светодиоды параллельно к одному резистору?

Это не рекомендуется. Из-за разброса параметров светодиодов ток распределится неравномерно, один из них будет перегружен и сгорит первым, вызвав цепную реакцию для остальных.

Мы подобрали калькуляторы, которые помогут вам с разными задачами, связанными с текущей темой.