Калькулятор сопротивления светодиодов. Расчет резистора для светодиода, калькулятор

Светоизлучающие диоды, характеризуются рядом эксплуатационных параметров:

Номинальный (рабочий) ток – I н;
падение напряжения при номинальном токе – U н;
максимальная рассеиваемая мощность – P max ;
максимально допустимое обратное напряжение – U обр.

Самым важным из перечисленных параметров является рабочий ток .

При протекании через светодиод номинального рабочего тока – номинальный световой поток, рабочее напряжение и номинальная рассеиваемая мощность устанавливаются автоматически. Для того чтобы задать рабочий режим LED, достаточно задать номинальный ток светодиода.

В теории светодиоды нужно подключать к источникам постоянного тока. Однако, на практике, LED подключают к источникам постоянного напряжения: батарейки, трансформаторы с выпрямителями или электронные преобразователи напряжения (драйверы).

Для задания рабочего режима светодиода, применяют простейшее решение – последовательно с LED включают токоограничивающий резистор. Их еще называют гасящими или балластными сопротивлениями.

Рассмотрим, как выполняется расчет сопротивления резистора для светодиода.

Расчет резистора светодиода (по формулам)

При расчете вычисляют две величины:

Сопротивление (номинал) резистора;
рассеиваемую им мощность P.

Источники напряжения, питающие LED, имеют разное выходное напряжение. Для того чтобы выполнить подбор резистора для светодиода нужно знать напряжение источника (U ист), рабочее падение напряжения на диоде и его номинальный ток. Формула для расчета выглядит следующим образом:

R = (U ист — U н) / I н

При вычитании из напряжения источника номинальное падение напряжения на светодиоде – мы получаем падение напряжения на резисторе. Разделив получившееся значение на ток мы, по закону Ома, получаем номинал токоограничивающего резистора. Подставляем напряжение, выраженное в вольтах, ток – в амперах и получаем номинал, выраженный в омах.

Электрическую мощность, рассеиваемую на гасящем сопротивлении, вычисляют по следующей формуле:

P = (I н) 2 ⋅ R

Исходя из полученного значения, выбирается мощность балластного резистора. Для надежной работы устройства она должна быть выше расчетного значения. Разберем пример расчета.

Пример расчета резистора для светодиода 12 В

Рассчитаем сопротивление для LED, питающегося от источника постоянного напряжения 12В.

Допустим в нашем распоряжении имеется популярный сверхяркий SMD 2835 (2.8мм x 3.5мм) с рабочим током 150мА и падением напряжения 3,2В. SMD 2835 имеет электрическую мощность 0,5 ватта. Подставим исходные значения в формулу.

R = (12 — 3,2) / 0,15 ≈ 60

Получаем, что подойдет гасящий резистор сопротивлением 60 Ом. Ближайшее значение из стандартного ряда Е24 – 62 ома. Таким образом, для выбранного нами светодиода можно применить балласт сопротивлением 62Ом.

Теперь вычислим рассеиваемую мощность на сопротивлении.

P = (0,15) 2 ⋅ 62 ≈ 1,4

На выбранном нами сопротивлении будет рассеиваться почти полтора ватта электрической мощности. Значит, для наших целей можно применить резистор с максимально допустимой рассеиваемой мощностью 2Вт.

Осталось купить резистор с подходящим номиналом. Если же у вас есть старые платы, с которх можно выпаять детали, то по цветовой маркировке можно выполнить подбор резистора. Воспользуйтесь формой ниже.

На заметку! В приведенном выше примере на токоограничительном сопротивлении рассеивается почти в три раза больше энергии, чем на светодиоде. Это означает, что с учетом световой отдачи LED, КПД нашей конструкции меньше 25%.

Чтобы снизить потери энергии лучше применить источник с более низким напряжением. Например, для питания можно применить преобразователь постоянного напряжения AC/AC 12/5 вольт. Даже с учетом КПД преобразователя потери будут значительно меньше.

Параллельное соединение

Довольно часто требуется подключить несколько диодов к одному источнику. Теоретически, для питания нескольких параллельно соединенных LED, можно применить один токоограничивающий резистор. При этом формулы будут иметь следующий вид:

R = (U ист — U н) / (n ⋅ I н)

P = (n ⋅ I н) 2 ⋅ R

Где n – количество параллельно включенных ЛЕДов.

Почему нельзя использовать один резистор для нескольких параллельных диодов

Даже в «китайских» изделиях производители для каждого светодиода устанавливают отдельный токоограничивающий резистор. Дело в том, что в случае общего балласта для нескольких LED многократно возрастает вероятность выхода из строя светоизлучающих диодов.

В случае обрыва одного из полупроводников, его ток перераспределится через оставшиеся LED. Рассеиваемая на них мощность увеличится и они начнут интенсивно нагреваться. Вследствие перегрева следующий диод выйдет из строя и дальше процесс примет лавинообразный характер.

Совет. Если по какой-то причине нужно обойтись одним гасящим сопротивлением, увеличьте его номинал на 20-25%. Это обеспечит большую надежность конструкции.

Можно ли обойтись без резисторов?

Действительно, в некоторых случаях можно не использовать токоограничивающий резистор. Рассмотренный нами светодиод можно напрямую запитать от двух батареек 1,5В. Так как его рабочее напряжение составляет 3,2В, то протекающий через него ток будет меньше номинального и балласт ему не потребуется. Конечно, при таком питании светодиод не будет выдавать полный световой поток.

Иногда в цепях переменного тока в качестве токоограничивающих элементов вместо резисторов применяют конденсаторы (подробнее про ). В качестве примера можно привести выключатели с подсветкой, в которых конденсаторы являются «безваттными» сопротивлениями.

Конечно, мы не обращаемся только к водителям, но даже те, кто в авто ездит в качестве пассажира, догадываются, зачем нужна коробка передач. Примитивно - для разгона, набора скорости и езды. На первой передаче мы получаем мощную тягу, и машина трогается с места, получаем ускорение. На первой передаче мы не разгонимся.

На последней - все с точностью до наоборот, тяги минимум, зато скорость максимум. На ровной дороге, когда мы разогнались, тяга не нужна, нужна только скорость. Но если на вязкой грунтовой дороге, то для аналогичной скорости понадобится больше тяги. Тяжелая поверхность усиливает сопротивление бампера и чтобы его побороть, мы снижаем передачи. На пятой скорости по огороду после дождя не проедешь - моментально заглохнешь.

А теперь приступаем к образам - лампочки с проводами сравниваем с дорогой (провод) и грунтом (лампы). Напряжение это тяга, ток - скорость. Понятно, что скорость нужна всегда, но задать ее можно тягой.

Для того, чтобы ток преодолел сопротивление, надо напряжение, причем ровно в нужном количестве. Если напряжения больше, ток не побежит быстрее, соответственно, оно будет падать. Какая разница между Жигулем и внедорожником на ровной дороге при скорости 60 км/ч? Никакой! А при той же скорости, но на вязкой грунтовке? Огромная. У Мерседеса тяги кратно больше. Если не контролировать ток, нагрузка будет постоянно брать напряжение, пока не вылетит. Соответственно, нужно найти такой ограничитель, который будет давать ровно столько напряжения (тяги), чтобы хватало на преодоление сопротивления током. И вот в качестве такого ограничителя в диодном освещении выступает резистор.

Зачем светодиодам резистор?

И снова, перед тем, как сделать расчет сопротивления резистора для светодиодов, несколько слов по матчасти.

Поскольку самыми популярными лампочками у нас до сих пор остаются с нитями накаливания, то все знают, что для включения нужен прямой контакт с источником питания (выключатель, розетка и т.д.). Сгореть лампочка может только, когда лопается вольфрамовая нить, а это происходит при увеличении напряжения (хорошенько встряхнуть в расчет не берем). В данном случае сама нить и является резистором, через которую движется ток.

Светодиод как сложный полупроводник - далеко не то же самое, что лампа накаливания. Это токовый прибор, который сам набирает напряжение и рассчитан на определенный его максимум. Например, если светодиод рассчитан на напряжение 1,8V, а поступает 1,9V, то он сгорает. Говоря простым языком, между кристаллами и источником питания начинается битва - кто кого. Если лед лампа принудительно снизила напряжение в слабом источнике, она продолжает работать, не получилось - сгорела. Резистор в данном случае направлен на то, чтобы ослабить источник питания и помочь снизить напряжение на кристаллы.

ВИДЕО: Как работает резистор

Зачем каждому светодиоду свой резистор?

Существует 2 варианта подключения резисторов:

последовательно;
параллельно.

При последовательном включении все лампочки в одной цепи по которой течет ток с одной и той же скоростью. Здесь достаточно только одного резистора, который изначально снижает напряжение источника и далее уже процесс идет циклично.

Параллельное включение для светодиодов - самый худший вариант. Абсолютно одинаковых экземпляров нет, и у каждого параметры напряжения хоть немного, но отличаются. При параллельном подключении ток, который нужен всем светодиодам, возьмет тот, у которого самое маленькое напряжение. И поскольку тока много, он моментально сгорает. Наступает очередь следующего с наименьшим напряжением, и буквально в течение нескольких минут мы имеем груду сгоревших лед лампочек, хотя и с резистором.

Когда сделан расчет резистора для светодиода, подключают только последовательно - один за другим.

На каждой коробке с лед лампами указано напряжение, но не питания, а то, которое им нужно для работы.

Напряжение, указанное на светодиоде, приблизительное. Оно необходимо для расчета резистора.

Для того, чтобы определить напряжение на резисторе, можно воспользоваться онлайн калькулятором (в конце статьи) или отнять от питания то, которое указано на лампочке. Чтобы определить ток, получившуюся разницу делим на сопротивление.

На некоторых сайтах можно встретить заявления о том, что синим и зеленым лед лампам не нужны резисторы, так как он уже встроен в них с сопротивлением 20 Ом. Нужны! Это в любом случае светодиод - токовый прибор, который сам набирает напряжение, а такого сопротивления недостаточно для ослабления источника питания.

Если нет возможности подключить лампы последовательно, можно прозвонить каждую по отдельности и выбрать те, которые максимально приближены друг к другу. Сразу скажем, это очень ненадежно. Да, продержится такое освещение не сутки, а дольше, но о заявленных 50 тысячах часов можно в принципе забыть.

Резистор, как личный «диетолог», нужен всем светодиодам.

Разновидности

Именно на наших просторах можно найти всего 3 типа:

12V - ограничивающий при достижении заданного порога;
овтомобильный - на тот случай, если вы решили сделать легкий тюнинг и подключить светодиоды в качестве подсветки;
обманка - скорее вспомогательный инструмент для выявление проблем в сети.

Как правильно подсчитать напряжение и сопротивление

Для мастеров светотехики такая задача на раз-два, но всем остальным мы предлагаем воспользоваться онлайн-сервисом, который рассчитывает параметры на основе номинальной рабочей силы тока.

Обращаем ваше внимание, что данные, полученные в калькуляторе, будут приблизительными, соответственно, выбираете самый близкий по значению стандартный номинал.

Можно не трогать калькулятор для светодиодов, если резистор - переменный или подстроечный.

Как подключать

Независимо от того, какой резистор выбран - подстроечный, переменный или постоянный, нет никакой разницы, как его подключать. У него нет полярности. Основная задача - внутреннее сопротивление и мощность рассеивания. Если мощность превышается, резистор сгорает. Так что правильно рассчитывайте и пользуйтесь с удовольствием.

ВИДЕО: Расчет резистора к светодиодам

Обычный маленький светодиод выглядит как пластиковая колбочка-линза на проводящих ножках, внутри которой расположены катод и анод. На схеме светодиод изображается как обычный диод, от которого стрелочками показан излучаемый свет. Вот и служит светодиод для получения света, когда электроны движутся от катода к аноду — излучается видимый свет.

Изобретение светодиода приходится на далекие 1970-е, когда для получения света во всю применяли лампы накаливания. Но именно сегодня, в начале 21 века, светодиоды заняли наконец место самых эффективных источников электрического света.

Где у светодиода «плюс», а где «минус»?

Чтобы правильно подключить светодиод к источнику питания, необходимо прежде всего соблюсти полярность. Анод светодиода подключается к плюсу «+» источника питания, а катод — к минусу «-». Катод, подключаемый к минусу, имеет вывод короткий, анод, соответственно, - длинный — длинную ножку светодиода - на плюс «+» источника питания.

Взгляните во внутрь светодиода: большой электрод — это катод, его — к минусу, маленький электрод, похожий просто на окончание ножки, - на плюс. А еще рядом с катодом линза светодиода имеет плоский срез.

Паяльник долго на ножке не держать

Паять выводы светодиода следует аккуратно и быстро, ведь полупроводниковый переход очень боится лишнего тепла, поэтому нужно краткими движениями паяльника дотрагиваться его жалом до припаиваемой ножки, и тут же паяльник отводить в сторону. Лучше в процессе пайки держать припаиваемую ножку светодиода пинцетом, чтобы обеспечить на всякий случай отвод тепла от ножки.

Резистор обязателен при проверке светодиода

Мы подошли к самому главному — как подключить светодиод к источнику питания. Если вы хотите , то не стоит напрямую присоединять его к батарее или к блоку питания. Если ваш блок питания на 12 вольт, то используйте для подстраховки резистор на 1 кОм последовательно с проверяемым светодиодом.

Не забывайте о полярности — длинный вывод на плюс, вывод от большого внутреннего электрода — к минусу. Если не использовать резистор, то светодиод быстро перегорит, в случае если вы нечаянно превысите номинальное напряжение, через p-n-переход потечет большой ток, и светодиод практически тут же выйдет из строя.

Светодиоды бывают разных цветов, однако цвет свечения не всегда определяется цветом линзы светодиода. Белый, красный, синий, оранжевый, зеленый или желтый — линза может быть прозрачной, а включишь — окажется красным или синим. Светодиоды синего и белого свечения — самые дорогие. Вообще, на цвет свечения светодиода влияет в первую очередь состав полупроводника, и как вторичный фактор - цвет линзы.

Находим номинал резистора для светодиода

Резистор включается последовательно со светодиодом. Функция резистора — ограничить ток, сделать его близким к номиналу светодиода, чтобы светодиод мгновенно не перегорел, и работал бы в нормальном номинальном режиме. Берем в расчет следующие исходные данные:

Vps - напряжение источника питания;

Vdf - прямое падение напряжения на светодиоде в нормальном режиме;

If - номинальный ток светодиода при нормальном режиме свечения.

Теперь, прежде чем находить , отметим, что ток в последовательной цепи у нас будет постоянным, одним и тем же в каждом элементе: ток If через светодиод будет равен току Ir через ограничительный резистор.

Следовательно Ir = If. Но Ir = Ur/R - по закону Ома. А Ur = Vps-Vdf. Таким образом, R = Ur/Ir = (Vps-Vdf)/If.

То есть, зная напряжение источника питания, падение напряжения на светодиоде и его номинальный ток, можно легко подобрать подходящий ограничительный резистор.

Если найденное значение сопротивления не удается выбрать из стандартного ряда номиналов резисторов, то берут резистор несколько большего номинала, например вместо найденных 460 Ом, берут 470 Ом, которые всегда легко найти. Яркость свечения светодиода уменьшится весьма незначительно.

Пример подбора резистора:

Допустим, имеется источник питания на 12 вольт, и светодиод, которому нужно 1,5 вольта и 10 мА для нормального свечения. Подберем гасящий резистор. На резисторе должно упасть 12-1,5 = 10,5 вольт, а ток в последовательной цепи (источник питания, резистор, светодиод) должен получиться 10 мА, следовательно из Закона Ома: R = U/I = 10,5/0,010 = 1050 Ом. Выбираем 1,1 кОм.

Какой мощности должен быть резистор? Если R = 1100 Ом, а ток составит 0,01 А, то, по закону Джоуля-Ленца, на резисторе каждую секунду будет выделяться тепловая энергия Q = I*I*R = 0,11 Дж, что эквивалентно 0,11 Вт. Резистор мощностью 0,125 Вт подойдет, даже запас останется.

Последовательное соединение светодиодов

Если перед вами стоит цель соединить несколько светодиодов в единый источник света, то лучше всего соединение выполнять последовательно. Это нужно для того, чтобы к каждому светодиоду не цеплять свой резистор, чтобы избежать лишних потерь энергии. Наиболее подходят для последовательного соединения светодиоды одного и того же вида, из одной и той же партии.

Допустим, необходимо последовательно объединить 8 светодиодов по 1,4 вольта с током по 0,02 А для подключения к источнику питания 12 вольт. Очевидно, общий ток будет составлять 0,02 А, но общее напряжение составит 11,2 вольта, следовательно 0,8 вольт при токе в 0,02 А должны рассеяться на резисторе. R = U/I = 0,8/0,02 = 40 Ом. Выбираем резистор на 43 Ом минимальной мощности.

Параллельное соединение цепочек светодиодов — не лучший вариант

Если есть выбор, то светодиоды лучше всего соединять последовательно, а не параллельно. Если соединить несколько светодиодов параллельно через один общий резистор, то в силу разброса параметров светодиодов, каждый из них будет не в равных условиях с остальными, какой-то будет светиться ярче, принимая больше тока, а какой-то — наоборот тусклее. В результате, какой-нибудь из светодиодов сгорит раньше в силу быстрой деградации кристалла. Лучше для параллельного соединения светодиодов, если альтернативы нет, применить к каждой цепочке свой ограничительный резистор.

Светодиодные ленты мы можем всё чаще увидеть в нашей повседневной жизни. Они могут иметь различные цвета и мощность. Ними украшают жилые помещения, фасады магазинов и бутиков, новогодние ёлки и деревья. Поэтому многих людей интересует вопрос, как подключить LED-ленту, которая питается от напряжения в 12 и 24 вольт и как правильно рассчитать необходимую мощность питающего трансформатора.

Особенности и характеристики светодиодных лент

Светодиодные ленты - это длинные гибкие платы с контактами, на которых находятся SMD диоды на определённом расстоянии друг от друга. Для того чтобы ограничить протекающий ток по ленте на ней припаяны специальные резисторы. Дизайнеры и проектировщики очень часто используют светодиоды для создания особенного стиля интерьера, визуального расширения пространства помещения, сокрытия источников света при монтаже натяжных или подвесных потолков и т. д.

Виды

LED-ленты могут быть различных видов:

Самоклеящимися. Для того чтобы её приклеить необходимо просто снять липкий слой и приложить к ровному участку поверхности, изогнув в любой геометрической форме.
Бесклеевыми. Для крепления ip68 применяются пластмассовые скобы.
Влагозащищёнными ip65. Применяются для монтажа подсветки в помещениях с высоким уровнем влажности.
Герметичными ip67 и 68. Предназначены для устройства освещения в помещениях с повышенным уровнем влажности, а также под водой в бассейне.
Открытыми. Применяются для создания подсветки в помещениях: под потолком, на стенах и т. д.
Многоцветными RGB. Ленты способны изменять свой цвет посредством специального контроллера.
Белыми или одноцветными. Степень их яркости регулируется с помощью специального диммера.

Ленты со светодиодами могут иметь различное количество диодов разного типа. Наиболее популярными являются светодиоды марки 3528 и 5050. Цифры означают размеры диодов: 3,5х2,8 мм и 5х5 мм. Первые оснащены пластиковым корпусом с одним кристаллом. Вторые также имеют пластиковый корпус, в котором находится 3 кристалла, поэтому такие светодиоды светят намного ярче.

Кроме этого, выпускают двухрядные ленты с большим количеством диодов. В настоящее время в магазинах можно приобрести новые виды со специальными чипами smd2835, которые имеют улучшенные световые характеристики. Благодаря их низкой стоимости и высокой степени светоотдачи они быстро набирают большую популярность. Так как светодиоды в таких лентах работают на безопасном режиме с уменьшенным током, то этот факт позволяет использовать их длительное время без потери степени яркости. Они вполне могут отработать свои 50 тысяч часов, которые были заявлены производителем.

Светодиодные ленты маломощные, поэтому потребляют минимальное количество электроэнергии. В настоящее время существует множество видов с различным типом мощности: 4,8 Вт/м; 7.2 Вт/м; 9,6 Вт/м; 14,4 Вт/м и т. д. Светодиоды дают настолько мощный яркий свет, что их можно использовать не только в качестве дополнительного освещения, но и в качестве главного источника света. Для этого обычно используют специальные ленты типа LED-TED, которые являются самыми яркими.

Преимущества

Минимальное потребление электроэнергии;
Срок эксплуатации более 10 лет;
Возможность крепления ленты под любым углом и придания ей различной геометрической формы;
Равномерное распределение освещения по всему периметру помещения;
Большой выбор цветовой гаммы;
Высокая степень пожаробезопасности и экологичности;
Светодиоды не имеют в составе ртути и выделяют в помещение минимальное количество тепла;
Не изменяют свой цвет в период всего рабочего срока;
Не имеют радиопомех.

Как правильно выбрать источник питания LED–лент

Трансформатор или питающий блок для светодиодов необходим для обеспечения их работы. Прямое питание в 220 вольт не подходит для такого типа освещения, так как при включении в сеть ленты она просто перегорит. Поэтому все блоки питания (адаптеры) в основном производятся на выходное напряжение в 12 В. Также существуют варианты с напряжением в 24 и 36 В.

В принципе любая LED–лента может вполне работать от батареек или автомобильного аккумулятора, но длительность её эксплуатации будет ограничена.

Поэтому необходимо подбирать питающее устройство в зависимости от их указанной изготовителем мощности. На нём будет указана степень мощности в ваттах или амперах. Подбирается он только после приобретения самой ленты.

Что необходимо знать о питающих трансформаторах

Трансформатор необходимо подбирать по таким параметрам, как:

Напряжение питания;
Потребляемая мощность;
Степень влагозащищённости.

По своей системе охлаждения трансформаторы могут быть активными и пассивными:

При активной системе корпус устройства оснащён вентилятором, который существенно уменьшает размеры устройства, а также повышает степень его мощности. Недостатком можно считать шум работы вентилятора, который со временем будет только увеличиваться. Буквально через один или два года придётся чистить внутреннюю поверхность трансформатора, вентилятор смазывать специальным маслом или менять.
При пассивной системе корпус устройства имеет питание как у блока ноутбука. Также он может быть сверху закрыт крышкой.

По своим функциональным характеристикам трансформаторы бывают:

Простыми. Обеспечивают ленте только питание.
Со встроенным диммером.
Оснащёнными пультом дистанционного управления для работы с помощью радиоканала или инфракрасного канала.
Многофункциональные с диммером и дистанционным управлением. Такое устройство позволяет ограничить применение большого количества трансформаторов в различных местах.

Так как светодиодные ленты в своём преимуществе бывают двух типов на 12 и 24 вольт, то трансформатор должен выдавать именно такое напряжение.

Степень влагозащищённости устройства зависит от места его будущего монтажа. Если планируется устанавливать его в сухом месте, то можно приобрести обычный интерьерный трансформатор. Для ванной комнаты, сауны или бассейна необходимо выбирать устройство с влагозащитным корпусом.

Типы источников питания по характеристикам

По своему типу выполнения блоки могут быть:

Выполненные из чёрного пластика с указанными техническими характеристиками. Наиболее оптимальный вариант.
С герметичным алюминиевым корпусом для помещений с высокой степенью влажности. Блок не боится конденсата.
Блок с металлическим корпусом, небольшими отверстиями для циркуляции воздуха и контактной площадкой. Используется только в сухих помещениях, устанавливается в недоступном для людей месте и закрытом от пыли корпусе.

Трансформатор в непроницаемом корпусе из прочного пластика имеет достаточно компактные размеры, аккуратны внешний вид и небольшой вес. Высокая стоимость устройства, сложный теплообмен, который обусловлен конструкцией трансформатора и ограничение степени мощности - основные минусы блока.

Трансформатор в алюминиевом прочном корпусе имеет большое количество преимуществ, хотя и является наиболее дорогой моделью и достаточно тяжёлой. Это надёжное, герметичное и прочное устройство, которое способно предоставить хорошую степень теплообмена. Имеет высокую устойчивость к температурным перепадам, влаге, а также ультрафиолетовому излучению. Обычно используется для устройства внешней фасадной рекламы магазинов и других общественных зданий.

Открытый трансформатор считается наиболее востребованным и доступным устройством. В основном используется для устройства подсветки в жилых домах. Недостатком можно назвать большие размеры, непривлекательный внешний вид и отсутствие защитного корпуса.

Сетевой трансформатор является небольшим и простым устройством, которое не предусматривает стационарной установки. Степень мощности большей части моделей не более 60 Вт. Зачастую применяется для питающего источника светодиодных лент, длиной не больше пяти метров. Основное преимущество блока питания - лёгкость применения и возможность подключения к обычной сети.

Современные производители трансформаторов

В настоящее время существует большое количество производителей понижающих трансформаторов, которые предназначены для подключения LED– лент.

Одной из самых известных является марка Arlight, которая предлагает потребителям трансформаторы, выполненные в металлическом, пластиковом, защитном корпусе. Все блоки данного производителя имеют специальную защиту от короткого замыкания и перегрузки. Металлический корпус способствует эффективному удалению тепла. Внутри корпус залит компаундом, имеет класс защиты IP 65 и 67. Во время работы не издают большого шума. Имеют степень мощности от 20 до 3000 Вт.

Трансформатор марки Brille DR-15W прекрасно подойдёт для питания маленького участка. Имеет номинальную мощность на выход 15 Вт, рабочее напряжение от 170 до 250 В. Корпус пыле и влагозащитный IP67.

Небольшой трансформатор Brille DR-75W можно крепить в любом месте помещения. Имеет напряжение входное 110–120/220–240 В и 12 В на выходе. Степень защиты корпуса прибора IP20.

Расчёт мощности питающего трансформатора для 12 и 24 вольт

Зачастую для светодиодов необходимо присутствие постоянного напряжения в 12 или 24 вольт, поэтому нам требуется рассчитать мощность прибора, которое будет преобразовывать переменное напряжение (сеть в 220 В) в постоянное (12/24 В).

Мы рассмотрим расчёт мощности на примере простой SMD 3528 60 4,8 Вт/метр. Допустим, её длина равна 16 метров.

Так как напряжение производители указывают на упаковке или на самой ленте, то питающий прибор должен обеспечивать для работы именно такое напряжение.

На нашей ленте рабочее напряжение равно 12 вольт, поэтому мы должны приобрести трансформатор именно с таким напряжением с определённой степенью мощности.
Для того чтобы произвести правильный расчёт нам необходимо знать потребляемую мощность диодов 4,8 Вт/метр.
Нам необходимо умножить 16 метров на мощность 4,8 Вт (16х4,8=76,8 Вт).
Так как прибор должен обязательно иметь 20 или 30% запаса мощности, то для расчёта требуемой мощности нам необходимо полученный результат умножить на 1,2. (76,8х1,2=92,16 Вт).
Но так как блоки питание мощностью на 96 Вт не продают, то нам придётся приобрести трансформатор на 100 Вт.

Если LED-ленту мы будем монтировать на улице или в помещении с высоким уровнем влажности, то лучше всего приобрести влагозащитное устройство с герметичным корпусом типа IP65, 66 или 67.

Особенности установки трансформаторов

Установка трансформаторов производится по схеме, которая должна прилагаться к самим светодиодным лентам. Обычно их нарезают на части по три диода в каждой группе. Конструкция предполагает наличие токоограничивающего резистора. Но в некоторых случаях на одной части может быть от 5 до 10 диодов.

Место разреза указывается группами контактов с обеих сторон. Подключаются светодиоды по группам параллельным способом. Трансформатор может устанавливаться в любом месте помещения, но очень важна полярность «+» или «– ».

При покупке трансформатора необходимо убедиться, что он действительно предназначен для светодиодов, так как некоторые люди по ошибке выбирают устройства, которые используются для галогенных ламп. Хотя они и могут понижать напряжение до необходимых 12 вольт, на выходе они дают переменный ток, так как для работы LED - лент необходим ток постоянный.

Блок питания должен быть оснащён системой плавного пуска, что поможет существенно увеличить срок работы ленты.
Устройство обязательно должно иметь около 20–30% запаса мощности.
Устанавливать рекомендуют в месте, где до него можно легко достать.
Если установить блок в маленьком помещении, то он будет сильно перегреваться, что приведёт к поломке.
Важно учитывать степень защиты блока.

Правильное подключение со схемами и фото

Так как лента с диодами может работать от напряжения в 12 или 24 вольт, то нам необходимо подключить к ней понижающий блок (трансформатор). С одной стороны он подключается к электросети в 220 вольт, а со второй стороны к плате ленты.

Необходимо обязательно иметь в виду, что на выходе трансформатора расположено два разноцветных провода. Также и лента имеет два различных провода - красный и синий (иногда чёрный).

Красный обозначает «плюс», а синий – «минус». Поэтому во время подключения ленты надо соблюдать указанную полярность. Плюс идёт к плюсу, а минус к минусу. В случае ошибки устройство включаться не будет.

Подключаем ленту длиной более 5 метров

Многие люди делают ошибку, когда начинают подсоединять куски ленты друг к другу. К концу первой ленты подсоединяют начало второй. Но это неправильно.

Второй кусок LED ленты будет светить намного тусклее, а конечные диоды и вовсе тускло. При маломощной ленте, такой как SMD 3028, где расположено 60 диодов, степень яркости будет примерно одинаковой. Но по линии дорожек будет идти ток намного больше рабочего. Они будут сильно перегреваться, а это пагубно скажется на диодах. Использование такой схемы существенно снижает срок работы ленты. В этом случае необходимо использовать схему, которая приведена ниже.

Она предназначена для одного блока питания, где мощность устройства должна равняться сумме 2 лент или более.

Для того чтобы требуемое напряжение было доведено до второй платы ленты, надо к выходу прибора добавить ещё один провод для удлинения. Второй его конец подсоединяем ко 2 ленте. В результате ток будет течь по самому проводу, а не по токопроводящим линиям.

Сечение кабеля для удлинения должно быть достаточным, чтобы избежать потерь напряжения. Обычно берут провод длиной пять метров в 1,5 миллиметра сечением. Монтаж производится в нише, рядом с первым отрезком ленты.

Такую схему используют, если можно скрыть большой трансформатор. А если нет, то рекомендуют применить схему немного посложнее. В этом случае провод для удлинения цепи (0.75 мм) подсоединяется к электросети в 220 вольт и проводится к трансформатору второй ленты.

Монтаж ленты по такой схеме несколько усложняется, так как требуется второй питающий трансформатор, но в этом случае степень мощности устройств снижается примерно вдвое. Габариты их также намного меньше.

Как правильно подключить RGB - ленту, контроллер и усилитель

Многоцветную LED - ленту подключают также как и одноцветную, но в этом случае надо между ней и трансформатором установить специальный контроллер. Они бывают различных типов и отличаются по своему внешнему виду, степени мощности, программам цветоуправления и другим параметрам. Но принцип работы у всех одинаковый: поступило на контроллер два провода от трансформатора, а вышло 4 на LED - ленту.

Все контроллеры имеют аналогичную схему подключения. Разъёмы помечаются «V+» и «V– ». Красный провод подключается к плюсу контакту, а синий или чёрный - к минусу.

Разъёмы для подсоединения многоцветной ленты обозначаются латинскими буквами:

R - красный провод.

G - зелёный провод.

B - синий провод.

V+ - провод общего назначения. Цвет может быть любым.

Важно не перепутать ленточные провода. В принципе ничего не случится, но в этом случае вы можете нажать на пульте красную кнопку, а загорится синий цвет на ленте.

Нельзя подключить две части многоцветной ленты последовательно, так как токопроводящие дорожки на это не рассчитаны. Способ удлинения аналогичный, как и при одноцветной ленте.

Схема первая.

Для подключения нам понадобится провод с 4 жилами (1,5 миллиметра) и длиной пять метров. Мы будем подсоединять ленту RGB с тридцатью диодами на 1 метр. Но так как она имеет очень тусклое свечение, обычно её используют очень редко.

Лента с 60 диодами также может подключаться по вышеуказанной схеме, но потребуется трансформатор и контроллер с удвоенной степенью мощности.

Давайте подсчитаем итоги. Две многоцветные ленты способны потреблять 140 Ватт. Трансформатор с такой степенью мощности достаточно тяжёлый и большой, поэтому в нишу под потолком скрыть его достаточно сложно.

Контроллер с такой же степенью мощности очень часто ломается. Хотя производители указывают, что такие устройства рассчитаны на 140 ватт и способны тянуть от 10 до 15 метров диодной ленты, но, к сожалению, они недолговечны.

Поэтому такой прибор необходимо приобретать с двойным запасом мощности. В нашем случае - это 280 Ватт. Но так как стоит такое устройство не дешёво и найти его затруднительно, поэтому мы применяем схему, указанную ниже.

Здесь применяется второй трансформатор и усилитель RGB, к входу которого мы подключаем конец первой LED - ленты, а к выходу подсоединяем начало следующей.

Цвета проводов важно не перепутать, так как каждый из них подключается в определённый разъем. На контакты мы подключаем провода от трансформатора.

Данная схема несколько сложнее, но при этом:

Видео: как подключить LED - ленту к трансформатору

Установка любой LED-ленты кажется многим людям достаточно сложным занятием. Но если все делать правильно и согласно представленной инструкции производителя и схеме, то можно выбрать блок питания и подключить ленту самостоятельно без привлечения специалистов.

Светодиод является полупроводниковым прибором с нелинейной вольт-амперная характеристикой (ВАХ). Его стабильная работа, в первую очередь, зависит от величины, протекающего через него тока. Любая, даже незначительная, перегрузка приводит к деградации светодиодного чипа и снижению его рабочего ресурса.

Чтобы ограничить ток, протекающий через светодиод на нужном уровне, электрическую цепь необходимо дополнить стабилизатором. Простейшим, ограничивающим ток элементом, является резистор.

Важно! Резистор ограничивает, но не стабилизирует ток.

Расчет резистора для светодиода не является сложной задачей и производится по простой школьной формуле. А вот с физическими процессами, протекающими в p-n-переходе светодиода, рекомендуется познакомиться ближе.

Теория

Математический расчет

Ниже представлена принципиальная электрическая схема в самом простом варианте. В ней светодиод и резистор образуют последовательный контур, по которому протекает одинаковый ток (I). Питается схема от источника ЭДС напряжением (U). В рабочем режиме на элементах цепи происходит падение напряжения: на резисторе (U R) и на светодиоде (U LED). Используя второе правило Кирхгофа, получается следующее равенство: или его интерпретация

В приведенных формулах R – это сопротивление рассчитываемого резистора (Ом), R LED – дифференциальное сопротивление светодиода (Ом), U – напряжения (В).

Значение R LED меняется при изменении условий работы полупроводникового прибора. В данном случае переменными величинами являются ток и напряжение, от соотношения которых зависит величина сопротивления. Наглядным объяснением сказанного служит ВАХ светодиода. На начальном участке характеристики (примерно до 2 вольт) происходит плавное нарастание тока, в результате чего R LED имеет большое значение. Затем p-n-переход открывается, что сопровождается резким увеличением тока при незначительном росте прикладываемого напряжения.

Путём несложного преобразования первых двух формул можно определить сопротивление токоограничивающего резистора: U LED является паспортной величиной для каждого отдельного типа светодиодов.

Графический расчет

Имея на руках ВАХ исследуемого светодиода, можно рассчитать резистор графическим способом. Конечно, такой способ не имеет широкого практического применения. Ведь зная ток нагрузки, из графика можно легко вычислить величину прямого напряжения. Для этого достаточно с оси ординат (I) провести прямую линию до пересечения с кривой, а затем опустить линию на ось абсцисс (U LED). В итоге все данные для расчета сопротивления получены.

Тем не менее, вариант с использованием графика уникален и заслуживает определенного внимания.

Рассчитаем резистор для светодиода с номинальным током 20 мА, который необходимо подключить к источнику питания 5 В. Для этого из точки 20 мА проводим прямую линию до пересечения с кривой LED. Далее через точку 5 В и точку на графике проводим линию до пересечения с осью ординат и получаем максимальное значение тока (I max), примерно равное 50 мА. Используя закон Ома, рассчитываем сопротивление: Чтобы схема была безопасной и надёжной нужно исключить перегрев резистора. Для этого следует найти его мощность рассеивания по формуле:

В каких случаях допускается подключение светодиода через резистор?

Подключать светодиод через резистор можно, если вопрос эффективности схемы не является первостепенным. Например, использование светодиода в роли индикатора для подсветки выключателя или указателя сетевого напряжения в электроприборах. В подобных устройствах яркость не важна, а мощность потребления не превышает 0,1 Вт. Подключая светодиод с потреблением более 1 Вт, нужно быть уверенным в том, что блок питания выдаёт стабилизированное напряжение.

Если входное напряжение схемы не стабилизировано, то все помехи и скачки будут передаваться в нагрузку, нарушая работу светодиода. Ярким примером служит автомобильная электрическая сеть, в которой напряжение на аккумуляторе только теоретически составляет 12 В. В самом простом случае делать светодиодную подсветку в машине следует через линейный стабилизатор из серии LM78XX. А чтобы хоть как-то повысить КПД схемы, включать нужно по 3 светодиода последовательно. Также схема питания через резистор востребована в лабораторных целях для тестирования новых моделей светодиодов. В остальных случаях рекомендуется использовать стабилизатор тока (драйвер). Особенно тогда, когда стоимость излучающего диода соизмерима со стоимостью драйвера. Вы получаете готовое устройство с известными параметрами, которое остаётся лишь правильно подключить.

Примеры расчетов сопротивления и мощности резистора

Чтобы помочь новичкам сориентироваться, приведем пару практических примеров расчета сопротивления для светодиодов.

Cree XM–L T6

В первом случае проведем вычисление резистора, необходимого для подключения мощного светодиода к источнику напряжения 5 В. Cree XM–L с бином T6 имеет такие параметры: типовое U LED = 2,9 В и максимальное U LED = 3,5 В при токе I LED =0,7 А. В расчёты следует подставлять типовое значение U LED , так как. оно чаще всего соответствует действительности. Рассчитанный номинал резистора присутствует в ряду Е24 и имеет допуск в 5%. Однако на практике часто приходится округлять полученные результаты к ближайшему значению из стандартного ряда. Получается, что с учетом округления и допуска в 5% реальное сопротивление изменяется и вслед за ним обратно пропорционально меняется ток. Поэтому, чтобы не превысить рабочий ток нагрузки, необходимо расчётное сопротивление округлять в сторону увеличения.

Используя наиболее распространённые резисторы из ряда Е24, не всегда удаётся подобрать нужный номинал. Решить эту проблему можно двумя способами. Первый подразумевает последовательное включение добавочного токоограничительного сопротивления, который должен компенсировать недостающие Омы. Его подбор должен сопровождаться контрольными измерениями тока.

Второй способ обеспечивает более высокую точность, так как предполагает установку прецизионного резистора. Это такой элемент, сопротивление которого не зависит от температуры и прочих внешних факторов и имеет отклонение не более 1% (ряд Е96). В любом случае лучше оставить реальный ток немного меньше от номинала. Это не сильно повлияет на яркость, зато обеспечит кристаллу щадящий режим работы.

Мощность, рассеиваемая резистором, составит:

Рассчитанную мощность резистора для светодиода обязательно следует увеличить на 20–30%.

Вычислим КПД собранного светильника:

Пример с LED SMD 5050

По аналогии с первым примером разберемся, какой нужен резистор для . Здесь нужно учесть конструкционные особенности светодиода, который состоит из трёх независимых кристаллов.

Если LED SMD 5050 одноцветный, то прямое напряжение в открытом состоянии на каждом кристалле будет отличаться не более, чем на 0,1 В. Значит, светодиод можно запитать от одного резистора, объединив 3 анода в одну группу, а три катода – в другую. Подберем резистор для подключения белого SMD 5050 с параметрами: типовое U LED =3,3 В при токе одного чипа I LED =0,02 А. Ближайшее стандартное значение – 30 Ом.

Принимаем к монтажу ограничительный резистор мощностью 0,25 Вт и сопротивлением в 30 Ом ±5%.

У RGB светодиода SMD 5050 различное прямое напряжение каждого кристалла. Поэтому управлять красным, зелёным и синим цветом, придётся тремя резисторами разного номинала.

Онлайн-калькулятор

Представленный ниже онлайн калькулятор для светодиодов – это удобное дополнение, которое произведет все расчеты самостоятельно. С его помощью не придётся ничего рисовать и вычислять вручную. Всё что нужно – это ввести два главных параметра светодиода, указать их количество и напряжение источника питания. Одним кликом мышки программа самостоятельно произведёт расчет сопротивления резистора, подберёт его номинал из стандартного ряда и укажет цветовую маркировку. Кроме этого, программа предложит уже готовую схему включения.