Jak obliczyć rezystor LED - wzory z przykładami + kalkulator online

Diody LED o różnych odcieniach koloru mają różne bezpośrednie napięcia robocze. Ustawia się je poprzez wybór ograniczającej prąd rezystancji diody LED. Aby doprowadzić urządzenie oświetleniowe do trybu nominalnego, musisz zasilić złącze p-n prądem roboczym. Aby to zrobić, oblicz rezystor dla diody LED.

Tabela napięć LED w zależności od koloru

Napięcia robocze diod LED są różne. Zależą one od materiałów półprzewodnikowego złącza p-n i są związane z długością fali emisji światła, tj. odcień blasku.

Tabela modów nominalnych różnych odcieni kolorów do obliczania odporności na tłumienie jest podana poniżej.

Z tabeli widać, że 3 wolty mogą włączyć emitery wszystkich rodzajów poświaty, z wyjątkiem urządzeń z białym odcieniem, częściowo fioletowym i całkowicie ultrafioletowym. Wynika to z faktu, że część napięcia zasilającego trzeba „wykorzystać” na ograniczenie prądu płynącego przez kryształ.

Za pomocą zasilaczy 5, 9 lub 12 V można zasilać pojedyncze diody lub ich ciągi szeregowe po 3 i 5-6 sztuk.

Łańcuchy szeregowe zmniejszają niezawodność urządzeń, w których są używane, o współczynnik odpowiadający liczbie diod LED. A połączenie równoległe zwiększa niezawodność w tej samej proporcji: 2 łańcuchy - 2 razy, 3 - 3 razy itd.

Ale czas ich działania, bezprecedensowy dla źródeł światła, od 30-50 do 130-150 tysięcy godzin, uzasadnia spadek niezawodności, ponieważ. od tego zależy żywotność urządzenia. Nawet 30-50 tysięcy godzin pracy przez 5 godzin dziennie - 4 godziny wieczorem i 1 rano każdego dnia to 16-27 lat pracy. W tym czasie większość lamp stanie się przestarzała i zostanie wyrzucona. Dlatego połączenie szeregowe jest szeroko stosowane przez wszystkich producentów urządzeń LED.

Kalkulator online do obliczania diod LED

Do automatycznego obliczenia potrzebne będą następujące dane:

• źródło lub napięcie zasilania, V;
• znamionowe napięcie przewodzenia urządzenia, V;
• znamionowy prąd roboczy, mA;
• liczba diod LED w łańcuchu lub połączonych równolegle;
• Schemat okablowania LED(s).

Początkowe dane można pobrać z paszportu diody.

Po wprowadzeniu ich do odpowiednich okien kalkulatora, kliknij przycisk „Oblicz” i uzyskaj wartość nominalną rezystora i jego moc.

Obliczanie wartości ogranicznika rezystorowo-prądowego

W praktyce stosuje się dwa rodzaje obliczeń - graficzne, zgodnie z charakterystyką prądowo-napięciową danej diody i matematyczne - zgodnie z jej danymi paszportowymi.

Schemat ideowy podłączenia emitera do źródła zasilania.

Na zdjęciu:

• mi - źródło zasilania o wartości E na wyjściu;
• „+” / „-” - polaryzacja połączenia LED: „+” - anoda, pokazana jako trójkąt na schematach, „-” - katoda, na schematach - kreska poprzeczna;
• R – rezystancja ograniczająca prąd;
• U_{doprowadziło} - bezpośrednie, to także napięcie robocze;
• I - prąd roboczy przez urządzenie;
• napięcie na rezystorze jest oznaczone jako U_R.

Wtedy schemat obliczeniowy przyjmie postać:

Schemat obliczania rezystora.

Oblicz opór, aby ograniczyć prąd. Napięcie U dystrybuowane w łańcuchu w następujący sposób:

U = U_R + U_{doprowadziło} lub U_R + I×R_{doprowadziło}, w woltach,

gdzie R_{doprowadziło}- wewnętrzna rezystancja różnicowa złącza p-n.

Poprzez przekształcenia matematyczne otrzymujemy wzór:

R = (U-U_{doprowadziło})/I, w Ohm.

wartość U_{doprowadziło} można wybrać z wartości paszportowych.

Obliczmy wartość rezystora ograniczającego prąd dla modelu Cree LED Cree XM–L, który ma pojemnik T6.

Jego dane paszportowe: typowy nominalny U_{DOPROWADZIŁO} = maksymalnie 2,9 V U_{DOPROWADZIŁO} = 3,5 V, prąd roboczy I_{DOPROWADZIŁO}\u003d 0,7 A.

Do obliczeń używamy U_{DOPROWADZIŁO} = 2,9 V.

R = (U-U_{doprowadziło}) / I \u003d (5-2,9) / 0,7 \u003d 3 Ohm.

Obliczona wartość to 3 omy. Dobieramy element z tolerancją dokładności ± 5%. Ta dokładność jest więcej niż wystarczająca, aby ustawić punkt pracy na 700 mA.

Zaokrąglij wartość oporu. Zmniejszy to prąd, strumień świetlny diody i zwiększy niezawodność działania przy łagodniejszym reżimie termicznym kryształu.

Oblicz wymagane rozpraszanie mocy dla tego rezystora:

P = I² × R = 0,7² × 3 = 1,47 W

Dla niezawodności zaokrąglamy ją do najbliższej większej wartości – 2 waty.

Schematy szeregowe i równoległe Diody LED są szeroko stosowane i pokazują cechy tego typu połączeń. Szeregowe połączenie identycznych elementów powoduje równomierne rozłożenie napięcia źródła między nimi. Z różnymi oporami wewnętrznymi - proporcjonalnie do oporów. Po połączeniu równoległym napięcie jest takie samo, a prąd jest odwrotnie proporcjonalny do wewnętrznych rezystancji elementów.

Po podłączeniu szeregowym LED

Po połączeniu szeregowym pierwsza dioda w łańcuchu jest połączona anodą z „+” źródła zasilania, a katodą z anodą drugiej diody. I tak dalej, aż do ostatniego w łańcuchu, którego katoda jest podłączona do źródła „-”. Prąd w obwodzie szeregowym jest taki sam we wszystkich jego elementach. Tych. przez dowolne urządzenie świetlne ma tę samą wielkość. Opór wewnętrzny otwartego, tj. emitujący kryształ światła, ma dziesiątki lub setki omów. Jeśli 15-20 mA przepływa przez obwód z rezystancją 100 omów, to każdy element będzie miał 1,5-2 V. Suma napięć na wszystkich urządzeniach powinna być mniejsza niż źródła zasilania. Różnica jest zwykle tłumiona specjalnym rezystorem, który spełnia dwie funkcje:

• ogranicza znamionowy prąd roboczy;
• dostarcza znamionowe napięcie przewodzenia do diody LED.

Przeczytaj także

Podłączanie diody LED do 12 V

 

Po połączeniu równoległym

Połączenie równoległe można wykonać na dwa sposoby.

Obwód elektryczny połączenia równoległego.

Górny rysunek pokazuje, jak to włączyć, nie jest pożądane. Przy takim połączeniu jedna rezystancja zapewni równość prądów tylko przy idealnych kryształach i tej samej długości przewodów doprowadzających. Jednak zmienność parametrów urządzeń półprzewodnikowych podczas produkcji nie pozwala na ich ujednolicenie. A wybór tego samego - drastycznie podnosi cenę. Różnica może sięgać 50-70% lub więcej. Po złożeniu konstrukcji uzyskasz różnicę w blasku co najmniej 50-70%. Dodatkowo awaria jednego emitera zmieni działanie wszystkich: jeśli obwód jest zepsuty, jeden zgaśnie, reszta będzie świecić jaśniej o 33% i zacznie się bardziej nagrzewać. Do ich degradacji przyczyni się przegrzanie – zmiana odcienia blasku i spadek jasności.

W przypadku zwarcia w wyniku przegrzania i spalenia kryształu rezystancja ograniczająca prąd może zawieść.

Dolna opcja pozwala ustawić żądany punkt pracy dowolnej diody, nawet przy różnej mocy znamionowej.

Schemat połączenia szeregowo-równoległego urządzeń.

Dla napięcia 4,5 V trzy elementy LED i jeden opornik ograniczający prąd są połączone szeregowo. Powstałe łańcuchy są połączone równolegle. Przez każdą diodę przepływa 20 mA, a przez wszystkie razem 60 mA. Na każdym z nich okazuje się, że jest to mniej niż 1,5 V, a na ograniczniku prądu - nie mniej niż 0,2-0,5 V. Co ciekawe, jeśli użyjesz zasilacza 4,5 V, to tylko diody podczerwieni mogą z nim pracować z napięciem przewodzenia wynoszącym mniej niż 1,5 V lub trzeba zwiększyć zasilanie do co najmniej 5 V.

Bezpośrednie równoległe łączenie elementów LED (górna część obwodu) nie jest zalecane ze względu na rozrzut parametrów 30-50% lub więcej.Użyj obwodu z indywidualnymi rezystancjami dla każdej diody (dolna część) i już połącz równolegle pary dioda-rezystor.

Kiedy jedna dioda LED

Rezystor dla pojedynczej diody LED jest używany tylko przy ich mocach do 50-100 mW. Przy wysokich wartościach mocy sprawność obwodu mocy wyraźnie spada.

Jeżeli napięcie robocze diody w kierunku przewodzenia jest znacznie mniejsze niż napięcie zasilania, zastosowanie rezystora ograniczającego prowadzi do dużych strat. Moc wysokiej jakości i stabilności, ze starannie filtrowanymi tętnieniami, zapewniona przez 3-5 rodzajów ochrony zasilacza nie jest zamieniana na światło, ale po prostu biernie rozpraszana w postaci ciepła.

Z dużą mocą idą kierowcy – prądowe stabilizatory o wartości nominalnej.

Używanie rezystora ograniczającego prąd do ustawiania działania Charakterystyka LED to prosty i niezawodny sposób na zapewnienie jej optymalnego działania.

Przykłady wideo najprostszego obliczania oporu.

Ale przy mocy diody ponad stu miliwatów konieczne jest zastosowanie autonomicznych lub wbudowanych źródeł stabilizacji prądu lub sterowników.