Kalkulator otpornika za LED

Ispod se nalazi kalkulator otpornika za LED. Upiši napon napajanja, propusni napon LED-ice i željenu struju, a kalkulator izračunava vrijednost otpornika, sljedeću standardnu vrijednost iz odabranog niza, struju koju s tim otpornikom stvarno dobivaš i nazivnu snagu koju otpornik treba imati. Ako je više LED-ica spojeno u seriju, upiši koliko ih je.

Kako se računa

LED-ica sama ne ograničava struju: kad napon na njoj dosegne propusni napon, struja naglo raste već uz malo daljnje povećanje napona. Otpornik u seriji preuzima ostatak napona napajanja i određuje struju. Vrijednost se dobiva iz Ohmova zakona:

R = (Unapajanja − n × Uf) / I

gdje je n broj LED-ica u seriji, Uf propusni napon jedne LED-ice, a I željena struja.

Za napajanje od 5 V, crvenu LED-icu s Uf = 2 V i struju od 10 mA:

R = (5 V − 2 V) / 0,010 A = 300 Ω  →  sljedeća standardna vrijednost u nizu E12: 330 Ω
I = (5 V − 2 V) / 330 Ω = 9,1 mA
P = 3 V × 9,1 mA = 27 mW  →  dovoljan je otpornik od 1/8 W

Tipični propusni naponi

Propusni napon ovisi o poluvodičkom materijalu, a time i o boji. Tablica daje uobičajene raspone pri struji od oko 20 mA. Kalkulator za svaku boju nudi tipičnu vrijednost, ali točna je u tehničkom listu (datasheetu) LED-ice.

Boja	Propusni napon Uf
Infracrvena	1,2–1,6 V
Crvena	1,8–2,2 V
Narančasta, žuta	1,9–2,2 V
Žutozelena (starije, GaP)	2,0–2,4 V
Zelena (jarka, InGaN)	2,8–3,4 V
Plava, bijela	2,8–3,4 V

Propusni napon usto malo pada kad se LED-ica zagrije, a raste sa strujom. I to je razlog da otpornik preuzme dobar dio napona napajanja.

Odabir struje

Obične LED-ice promjera 3 mm i 5 mm uglavnom podnose najviše 20 mA trajne struje, a ta je vrijednost u tehničkom listu navedena i kao ispitna struja. Moderne LED-ice visoke učinkovitosti jasno se vide već pri 2–5 mA, a kao indikatorima rijetko im treba više od 10 mA. Manja struja znači manje topline, dulji vijek i manje opterećenje izvora.

Kad LED-icu napaja izravno nožica mikrokontrolera, u njegovu tehničkom listu provjeri i najveću dopuštenu struju po nožici i po portu.

Standardna vrijednost i snaga

Izračunata vrijednost rijetko odgovara otporniku koji se može kupiti, pa kalkulator odabire sljedeću veću vrijednost iz odabranog standardnog niza. Struja je tada nešto manja od tražene, nikad veća. Vrijednosti iz niza E12 najlakše je nabaviti. Nizovi E24 i E96 bliži su izračunatoj vrijednosti, što je važno uglavnom pri većim strujama.

Snaga na otporniku umnožak je napona na njemu i struje. Otpornik ne treba raditi na punoj nazivnoj snazi, pa kalkulator preporučuje nazivnu snagu barem dvostruko veću od izračunate. Obični otpornici sa žičanim izvodima imaju 1/4 W, a najčešća SMD kućišta (0603, 0805) od 1/10 do 1/8 W.

Više LED-ica

Kroz LED-ice spojene u seriju teče ista struja, pa dijele jedan otpornik, a njihovi se propusni naponi zbrajaju. Napon napajanja mora biti veći od zbroja svih propusnih napona, uz dovoljno napona koji ostaje na otporniku. Ako ga ostane premalo, struja jako ovisi o stvarnom propusnom naponu svake LED-ice i o kolebanju napajanja, pa kalkulator na to upozorava.

Paralelne LED-ice trebaju vlastite otpornike

Ne spajaj više LED-ica paralelno na jedan otpornik. Njihovi propusni naponi nikad nisu posve jednaki, pa LED-ica s najnižim naponom preuzima najveći dio struje, pregrijava se i pregori, a zatim se preoptereti sljedeća. Svakoj paralelnoj grani daj vlastiti otpornik.

Kad otpornik nije dovoljan

Otpornik u seriji pretvara u toplinu sav napon koji LED-ice ne iskoriste. Kod indikatorskih LED-ica riječ je o milivatima, ali kod snažnih LED-ica sa strujama od nekoliko stotina miliampera to postaju vati. Tada je bolji izbor izvor konstantne struje (LED driver): drži struju stalnom bez obzira na propusni napon i napajanje i troši znatno manje snage. Kalkulator upozorava kad snaga na otporniku prijeđe 0,5 W.