Diody LED – jak dobrać rezystor ograniczający prąd?
Dlaczego LED potrzebuje rezystora?
Dioda LED (Light Emitting Diode) nie ogranicza sama przepływającego przez nią prądu. Bez rezystora ograniczającego prąd dioda pobierze za dużo prądu i natychmiast się przepali. Rezystor pełni rolę „hamulca", który utrzymuje prąd na bezpiecznym poziomie.
Wzór na rezystor dla LED
$$R = \frac{U_{zasilania} - U_{LED}}{I_{LED}}$$
Gdzie:
- $U_{zasilania}$ — napięcie źródła zasilania (V)
- $U_{LED}$ — napięcie przewodzenia diody (V)
- $I_{LED}$ — prąd roboczy diody (A)
Oblicz wartość rezystora automatycznie w kalkulatorze LED.
Napięcie przewodzenia (Vf) różnych diod
| Kolor LED | Napięcie przewodzenia (typowe) |
|---|---|
| Czerwona | 1,8 – 2,2 V |
| Pomarańczowa | 2,0 – 2,2 V |
| Żółta | 2,0 – 2,2 V |
| Zielona | 2,0 – 3,5 V |
| Niebieska | 3,0 – 3,5 V |
| Biała | 3,0 – 3,5 V |
| UV | 3,0 – 3,5 V |
| Podczerwienna (IR) | 1,2 – 1,6 V |
Typowy prąd roboczy standardowej diody 5 mm: 20 mA (0,02 A).
Przykład: czerwona LED z zasilania 5V
$$R = \frac{5 - 2}{0{,}02} = \frac{3}{0{,}02} = 150\ Ω$$
Najbliższa standardowa wartość: 150 Ω. Moc na rezystorze:
$$P = I^2 \times R = 0{,}02^2 \times 150 = 0{,}06\ W$$
Wystarczy rezystor 1/8 W (0,125 W).
Tabela szybkiego doboru (prąd 20 mA)
| Zasilanie | Czerwona LED (2V) | Zielona LED (2,2V) | Niebieska LED (3,3V) |
|---|---|---|---|
| 3,3 V | 68 Ω | 56 Ω | — (za niskie napięcie) |
| 5 V | 150 Ω | 140 Ω | 82 Ω |
| 9 V | 360 Ω | 330 Ω | 270 Ω |
| 12 V | 510 Ω | 470 Ω | 430 Ω |
Podłączanie kilku LED
Połączenie szeregowe
$$R = \frac{U_{zasilania} - (U_{LED1} + U_{LED2} + ...)}{I_{LED}}$$
Przykład: 3 czerwone LED szeregowo z 12V:
$$R = \frac{12 - (3 \times 2)}{0{,}02} = \frac{6}{0{,}02} = 300\ Ω$$
Warunek: Suma napięć LED musi być mniejsza niż napięcie zasilania.
Połączenie równoległe
Każda dioda potrzebuje własnego rezystora. Nie podłączaj wielu LED równolegle przez jeden wspólny rezystor — z powodu różnic w napięciu przewodzenia prąd nie rozłoży się równomiernie.
Najczęstsze błędy
- Brak rezystora — LED spali się natychmiast
- Za mały rezystor — LED świeci bardzo jasno, ale żyje krótko
- Odwrotna polaryzacja — LED nie zaświeci (dłuższa nóżka = anoda = +)
- Jeden rezystor na wiele LED równolegle — nierówny rozkład prądu
Standardowy szereg rezystorów (E12)
Rezystory produkowane są w standardowych wartościach. Seria E12:
1,0 – 1,2 – 1,5 – 1,8 – 2,2 – 2,7 – 3,3 – 3,9 – 4,7 – 5,6 – 6,8 – 8,2
(i ich wielokrotności: ×10, ×100, ×1k itd.)
Jeśli obliczony rezystor to 140 Ω, wybierz najbliższy w górę: 150 Ω (bezpieczniejszy, nieco mniejszy prąd).
Podsumowanie
Dobór rezystora dla LED to prosty wzór, ale często popełniany błąd. Zawsze sprawdzaj napięcie przewodzenia w karcie katalogowej diody. Oblicz odpowiedni rezystor w kalkulatorze LED na Kalkula.pl.