Công thức tính trở cho LED – hướng dẫn chi tiết, dễ hiểu

LED là một trong những linh kiện phổ biến nhất trong điện tử, xuất hiện trong hầu hết các thiết bị, từ chỉ thị trạng thái, chiếu sáng, đến trang trí mạch điện. Tuy nhiên, bạn có biết rằng nếu không giới hạn dòng điện đúng cách, LED có thể nhanh chóng bị hỏng? Để khắc phục, việc tính toán và sử dụng điện trở phù hợp cho LED là bước không thể thiếu. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu cách tính điện trở cho LED một cách chi tiết và dễ hiểu nhất.

Công thức tính trở cho LED

Bước 1: Tính điện áp rơi trên điện trở (V_R​)

Khi LED và điện trở được mắc nối tiếp:

• Tổng điện áp trong mạch bằng điện áp nguồn cung cấp (V_Nguồn​).
• Điện áp của LED khi hoạt động gọi là điện áp thuận (V_LED​).

Điện áp rơi trên điện trở:

V_R​ = V_Nguồn – V_LED

Bước 2: Tính giá trị điện trở (R)

Dựa theo định luật Ohm:

R = V_R / I

Trong đó:

• VR​: Điện áp rơi trên điện trở (volt, V).
• I: Dòng điện qua LED (ampere, A).

Bước 3: Tính công suất tiêu tán của điện trở ($P$)

Mỗi điện trở có khả năng tiêu tán một lượng công suất nhất định (tính bằng watt, W). Nếu chọn sai điện trở với công suất thấp hơn yêu cầu, điện trở sẽ bị quá tải và hỏng.

Công thức tính công suất:

P = V_R x I

Bước 4: Chọn điện trở phù hợp

• Giá trị điện trở phải khớp hoặc gần nhất với giá trị tính toán.
• Công suất của điện trở phải lớn hơn hoặc bằng công suất tiêu tán (P), thường chọn giá trị phổ biến như 0.25 W (1/4 W) hoặc 0.5 W (1/2 W).

. Lưu ý

• Nếu không có điện trở chính xác 330 ohm, bạn có thể chọn giá trị gần nhất lớn hơn, chẳng hạn 360 ohm.
• Luôn kiểm tra công suất tiêu tán của điện trở để tránh quá nhiệt.

Ví dụ cụ thể

Giả sử bạn có một mạch như sau:

• Điện áp nguồn (V_Nguồn​) = 9 V.
• LED đỏ có điện áp thuận (V_LED​) = 2.4 V.
• Dòng điện hoạt động của LED (I) = 20 mA (0.02A).

Thực hiện tính toán:

1. Tính V_R = V_Nguồn – V_LED  = 9−2.4 = 6.6 V
2. Tính R = V_R / I = 6.6 / 0.02 = 330Ω => Vậy, giá trị điện trở cần sử dụng là 330 ohm.
3. Tính P =  V_R x I = 6.6×0.02 = 0.132 W(132 mW)

Chọn điện trở:

• Điện trở có giá trị 330 ohm.
• Công suất tiêu tán cần lớn hơn 0.132 W, vì vậy điện trở 1/4 W (0.25 W) là lựa chọn phù hợp.

Dùng phần mềm tính trở cho LED

Nếu bạn không muốn tự tính toán giá trị điện trở cho LED, bạn có thể sử dụng phần mềm LED Resistor Calculator trên smartphone (có trên Google Play và App Store). Đây là công cụ tự động tính toán giá trị điện trở và gợi ý linh kiện phù hợp cho mạch LED của bạn.

Cách thực hiện:

1/ Tải và mở ứng dụng:

• Vào Google Play hoặc App Store.
• Gõ từ khóa LED Resistor Calculator.
• Tải và cài đặt ứng dụng.

2/ Nhập thông tin cần thiết:

• Mở ứng dụng, bạn sẽ thấy các mục nhập liệu:
• Voltage Input (Điện áp nguồn): Nhập điện áp của nguồn cấp (theo đơn vị Volt, V).
• LED Voltage (Điện áp LED): Nhập điện áp thuận của LED (thường được ghi trong thông số kỹ thuật của LED, đơn vị là V).
• LED Ampere (Cường độ dòng điện LED): Nhập giá trị cường độ dòng điện định mức của LED (thường tính bằng milliampere, mA).

3/ Chọn cách mắc LED:

Ứng dụng thường có 3 tùy chọn:

• Single (Mắc một LED): Dùng khi chỉ có một LED trong mạch.
• Series (Mắc nối tiếp): Dùng khi có nhiều LED nối tiếp.
• Parallel (Mắc song song): Dùng khi có nhiều LED mắc song song.

Lưu ý:

Nếu chọn Series hoặc Parallel, sẽ có thêm mục LED number (Số lượng LED) để bạn điền số LED trong mạch.

4/ Nhấn tính toán:

Bấm nút Calculate. Kết quả sẽ hiển thị:

• Giá trị điện trở cần dùng (R): Hiện bằng chữ số lớn (thường màu xanh).
• Gợi ý công suất điện trở phù hợp: Hiện phía dưới (thường màu vàng), đảm bảo bạn chọn đúng loại điện trở chịu được công suất tiêu tán của mạch.

Ngoài LED Resistor Calculator, còn có nhiều ứng dụng và công cụ khác có thể giúp bạn tính toán giá trị điện trở cho LED. Dưới đây là một số ứng dụng phổ biến và tiện lợi, có chức năng tương tự:

2. ElectroDroid

Nền tảng: Android

Chức năng chính:

• Tích hợp nhiều công cụ điện tử, bao gồm tính điện trở cho LED.
• Tính toán giá trị điện trở, công suất tiêu tán, và hỗ trợ các cấu hình mạch khác nhau.
• Hỗ trợ đa ngôn ngữ, dễ hiểu ngay cả khi bạn không chuyên kỹ thuật.

Ưu điểm:

• Đa chức năng, hỗ trợ nhiều phép tính và công thức điện tử khác như tính tụ điện, mạch phân áp, và mạch lọc.

3. LEDcalc

Nền tảng: Web-based (truy cập qua trình duyệt, không cần cài đặt).

Chức năng chính:

• Tính toán nhanh giá trị điện trở cho mạch LED.
• Hỗ trợ LED mắc nối tiếp và song song.
• Có thể truy cập trên cả điện thoại và máy tính.

Ưu điểm:

• Không cần cài đặt, chỉ cần truy cập LEDcalc.
• Miễn phí và không quảng cáo.

4. Ohm’s Law Calculator

Nền tảng: Android, iOS

Chức năng chính:

• Tính toán giá trị điện trở và các yếu tố khác (điện áp, dòng điện, công suất) dựa trên định luật Ohm.
• Thích hợp để tính điện trở cho LED hoặc nhiều ứng dụng điện tử khác.

Ưu điểm:

• Linh hoạt, không chỉ giới hạn ở mạch LED.
• Có giao diện trực quan, kết quả chính xác.

Cách đấu điện trở hạn dòng cho LED

Cách 1: Đấu 3 LED nối tiếp và dùng một điện trở hạn dòng

Công thức tính giá trị điện trở R1:

R₁ = (U_Nguồn – 3 x U_LED) / I_LED

Trong đó:

• U_Nguồn​: Điện áp nguồn cung cấp.
• U_LED​: Điện áp của mỗi LED (3,0 – 3,4V).
• I_LED​: Dòng điện định mức của LED (thường là 20mA = 0,02A).

Nếu thiếu LED trong chuỗi (chỉ còn 2 LED):

Thêm điện trở R2 vào để bù phần điện áp của LED bị thiếu:

R₂ = U_LED  / I_LED

Cách 2: Đấu song song nhiều nhánh LED nối tiếp

Nguyên tắc: Mỗi nhánh gồm 3 LED nối tiếp, và tất cả các nhánh được đấu song song.

Tính điện trở tổng: R_tổng
Khi có N nhánh:

R_tổng = R_{1 nhánh} / N

Trong đó:

• R_{1 nhánh}: Điện trở hạn dòng cho một nhánh (tính theo cách 1).
• N: Số nhánh LED song song.

Với nhiều nhánh, bạn cần chọn điện trở có công suất cao hơn để chịu tải. Nếu công suất >10W, nên dùng nhiều điện trở song song để giảm tải.

2. LED có điện áp từ 2,0 – 2,2V (LED đỏ, vàng)

Cách đấu: 5 LED nối tiếp

• Cách tính điện trở hạn dòng (R):

R = (U_Nguồn – 5 x U_LED) / I_LED

Ví dụ: Với U_Nguồn=12V, U_LED=2,2V, I_LED=20mA=0,02A

R = (12 – 5 x 2,2) / 0,02 = 50Ω