คำนวณหาค่า R ตัวต้านทาน เพื่อใช้กับหลอด LED ยังไง ?

สวัสดีครับยินดีต้อนรับทุกท่านเข้าสู่ช่อง Zimzim DIY
สำหรับวันนี้ ผมจะมาคลายข้อสงสัย ปัญหาคาใจหลายๆท่าน นั้นก็คือ การหาค่าตัวต้านทาน ให้มันพอดีกับหลอด LED
แล้ว เราจะรู้ได้ยังไงว่าเราจะใช้ R ค่าเท่าไหร่
ลองมาดูตัวอย่างนี้กันก่อนครับ
เรามีแหล่งจ่ายไฟ 12V DC 1ตัว
และ มีหลอด LED สีแดง 1 ตัว
ตอนนี้ถ้าหากเรา นำสายไฟ มาเชื่อมต่อกับหลอด LED โดยตรง หลอดมันคงจะขาดในทันทีอย่างแน่นอน
เพราะฉะนั้นเราต้องรู้ว่า หลอด LED ของเรา ต้องการแรงดันประมาณเท่าไหร่ หลอดถึงจะสว่างออกมา และทำงานได้อย่างปกติ
ไม่สว่างน้อยเกินไป หรือ สว่างจ้า

ก็ง่ายๆเลยครับ เข้าไปเช็ค DATASHEET ของหลอดไฟตัวนี้
นี่ครับ หลอด LED สีแดงตัวนี้ ที่มันมีขาย มันก็มี หลากหลายบริษัท ผมตีว่ามัน กินแรงดัน ประมาณ 2V
และก็ กินกระแสอยู่ที่ 20mA

เพราะฉะนั้นสิ่งที่เราจะทำก็คือ ดรอป แรงดันส่วนที่เกิน ออกไปก่อน
ดังนั้น แหล่งจ่าย12V - แรงดันจากหลอด LED 2V ก็จะเหลือแรงดันที่เราไม่ต้องการ = 10V
และเนื่องจากหลอด LED ของเรา ต้องการกระแสอยู่ที่ 20mA ดังนั้น เราก็เอา 10V / 0.020A ก็จะค่า R = 500ohm
แต่เพื่อนๆอย่าลืมแปลงหน่วย ให้อยู่ในรูปของ A ซะก่อนนะครับ เพราะไม่เช่นนั้น เพื่อนๆจะได้ R 0.5 ohm มาใส่
ซึ่งจะทำให้ กระแสได้เกินมา 20 กว่าแอมป์

เพราะฉะนั้นในวงจรนี้ เราจะใช้ค่า Rเพียง 500 ohm เท่านั้น
มาดูอีกหนึ่งตัวอย่างครับ เรามีแหล่งจ่ายไฟ 9V
มี หลอดไฟสีเหลือง ต้องการแรงดันประมาณ 2V ต้องการกระแสประมาณ 20mA
เราก็นำมันมาเข้าสูตรเดิมครับ ก่อนอื่น นำแรงดัน 9v-2V เสียก่อน ก็จะได้แรงดัน = 7V
นำ 7V หารกับ กระแส 0.02A ((7V / 0.02A)) ก็จะเท่ากับ = 350ohm
แต่ปัญหาก็คือ ร้านค้าไม่มี ตัวต้านทานขนาด 350ohm จำหน่าย

เขาอาจจะมี ช้อยให้เราเลือกระหว่าง
ตัวต้านทานขนาด 330โอห์ม กับตัวต้านทานขนาด 390โอห์ม
แล้วเราจะเลือกใช้ R ค่าไหนดี
หลักการ คิดง่ายๆก็คือ R ตัวนั้นต้องดรอปกระแสให้ไม่เกิน 20mA
เพราะไม่งั้น หลอด LED ก็จะสิ้นอายุไข ก่อนวัยอันควร
งั้นเราลองเอาช้อยทั้ง 2 มาคำนวนกันครับ
สำหรับ R 330ohm มุมแดง เราก็เอา 7ไปหาร = 0.021A R ตัวนี้ กระแสจะเกินไปนิดหนึ่ง
ส่วน R390ohm มุมน้ำเงิน เราลองเอาไปหาร 7 เช่นกัน ก็จะได้กระแสเท่ากับ = 0.018A
ที่จริงมันสามารถใช้งานได้ทั้งคู่นั้นแหละครับ
แต่เพื่อยืดอายุของหลอด LED ให้นานขึ้น เราจำเป็นจะต้องเลือกใช้ Rขนาด390ohm ครับ
แต่เพื่อนๆสามารถที่จะหา R ค่าอื่น มาต่อเพิ่ม มาต่ออนุกรมกันได้ ก็จะได้ค่าความต้านทานเพิ่มขึ้น
อย่างเช่นเพื่อนๆมี R330 ohm อยู่แล้ว และก็มี R12 ohm อีกตัวหนึ่ง
เราก็จับมาต่ออนุกรมกันได้เลย และก็จะเอาค่า R มารวมกัน ก็จะเท่ากับ 7 หารด้วย 342ohm
ก็จะได้ กระแสที่ 20mA พอดีเป๊ะ

หรือมี R ค่ามากกว่านั้น 2 เท่า ก็สามารถที่จะใช้ R ขนาน กัน เพื่อให้ ค่า R มันลดลงครึ่งหนึ่ง ก็ได้เหมือนกันครับ
ขึ้นอยู่กับวงจรที่เราออกแบบ ด้วยครับ
กลับมาที่วงจรเมื่อสักครู่
นอกจากที่เราจะหาค่า R ได้แล้ว เราจะต้องหาค่ากำลังให้มันด้วย หรือที่เราเรียกมันว่าค่าวัตต์ นั้นแหละครับ
สูตรของมันก็คือ
กำลัง = กระแสยกกำลัง2 คูณด้วยความต้านทาน
ก็จะเป็น กำลัง เท่ากับ กระแส 0.018 ยกกำลัง 2 x 390 ohm
ดังนั้น กำลังเท่ากับ 0.000 324 x 390
ก็จะเท่ากับ 0.126W
แล้วเราจะรู้ได้ยังไงว่าใช้ R 0.126W มันคือกี่วัตต์ ในเมื่อมันเป็นเลข ทศนิยม ?
ผมจะเรียนอย่างงี้ครับ
ปกติ R ที่ขายทั่วไป จะมีขนาดตั้งแต่ 1/8W 1/4W และ R1/2 W 1w 2w 5W เรียงๆไปอย่างงี้ใช่ไหมครับ
1/8 W ก็คือค่า 1 ใน 8 ของ 1W มันก็จะ = 0.125W ถ้าเพื่อนๆไม่เชื่อว่าได้ 1W ลองเอา 0.125 ไปคูณ 8 ดูสิครับ
มันก็จะได้ 1W พอดีเป๊ะเลย
1/4 W ก็คือค่า 1 ใน 4 ของ 1W มันก็จะ= 0.25W
และ 1/2 W ของ 1W = 0.5W หรือว่าครึ่งวัตต์ นั้นเอง

ซึ่งค่าเมื่อสักครู่ที่เราคำนวน กำลังค่า R ได้ นั้นก็คือ 0.126W ซึ่งค่าจะเกิน 1/8 watt มาแล้ว นะครับ เพราะฉะนั้น เราต้องปัดขึ้น ไปใช้ R 1/4 Watt

ทีนี้เราก็จะมีความมั่นใจมากขึ้น สามารถเดินไปร้านขายอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และบอก
พนักงานขายว่าต้องการ R390ohm ขนาด 1/4 Watt 1ตัว เขาก็จะจัด R ตามที่เราร้องขอมาให้

และในส่วนสุดท้ายของคลิปนี้ก็คือ การ คำนวนแบตเตอร์รี่ว่า จะจ่ายไฟให้กับ หลอด LED ตัวนี้ นานแค่ไหน
สมมุติว่าแบตเตอร์รี่ตัวนี้ เขาระบุว่า สามารถจ่ายกระแสได้ 500ma ต่อ ช.ม
เราสามารถนำกระแสนี่ไปหารกับ กระแสของหลอด LED ได้โดยตรงเลยนะครับ ก็จะได้เท่ากับ
500ma / 18ma ก็จะเท่ากับ 27

แสดงว่าถ่าน 9V ตัวนี้ สามารถจ่ายกระแสได้อย่างต่อเนื่องถึง 27 ช.ม
มันจะเป็นค่าประมาณการนะครับ อาจเวลาอาจ จะเพิ่มหรือลด ลงก็แล้วแต่ปัจจัยอื่นๆร่วมด้วย

และเนื้อหาทั้งหมดนี้ เพื่อนๆสามารถ ก็สามารถนำไปประยุกต์ใช้งานกับโหลดอื่นๆ ได้ด้วยนะครับ
ขอบคุณเพื่อนๆทุทกท่านทนี่ติดตามรับชมครับ
ขอบคุณข้อมูลดีๆ :: The Engineering Mindset