Como calcular o resistor de LED - fórmulas com exemplos + calculadora online
LEDs de diferentes tonalidades de cor têm diferentes tensões de operação direta. Eles são definidos escolhendo a resistência limitadora de corrente do LED. Para colocar o dispositivo de iluminação no modo nominal, você precisa alimentar a junção p-n com uma corrente de trabalho. Para fazer isso, calcule o resistor para o LED.
Tabela de tensão do LED dependendo da cor
As tensões de operação dos LEDs são diferentes. Eles dependem dos materiais da junção p-n do semicondutor e estão relacionados ao comprimento de onda de emissão da luz, ou seja, sombra de cor de brilho.
A tabela de modos nominais de diferentes tons de cor para calcular a resistência de amortecimento é fornecida abaixo.
| Cor de brilho | Tensão direta, V |
|---|---|
| Tons de branco | 3–3,7 |
| Vermelho | 1,6-2,03 |
| Laranja | 2,03-2,1 |
| Amarelo | 2,1-2,2 |
| Verde | 2,2-3,5 |
| Azul | 2,5-3,7 |
| Tolet | 2,8-4,04 |
| Infravermelho | Não mais que 1,9 |
| UV | 3,1-4,4 |
Pode-se ver na tabela que 3 volts podem ligar emissores de todos os tipos de brilho, exceto dispositivos com tonalidade branca, parcialmente violeta e toda ultravioleta. Isso se deve ao fato de que você precisa “gastar” parte da tensão da fonte de alimentação para limitar a corrente através do cristal.
Com fontes de alimentação de 5, 9 ou 12 V, você pode alimentar diodos individuais ou suas cadeias em série de 3 e 5-6 peças.
As cadeias seriais reduzem a confiabilidade dos dispositivos nos quais são usadas em cerca de um fator correspondente ao número de LEDs. E a conexão paralela aumenta a confiabilidade na mesma proporção: 2 cadeias - 2 vezes, 3 - 3 vezes, etc.
Mas a duração de sua operação, sem precedentes para fontes de luz, de 30-50 a 130-150 mil horas, justifica a queda na confiabilidade, porque. a vida útil do dispositivo depende disso. Mesmo 30-50 mil horas de trabalho por 5 horas por dia - 4 horas à noite e 1 da manhã todos os dias são 16-27 anos de trabalho. Durante esse período, a maioria das lâmpadas se tornará obsoleta e será descartada. Portanto, a conexão serial é amplamente utilizada por todos os fabricantes de dispositivos LED.
Calculadora online para calcular LEDs
Para o cálculo automático, você precisará dos seguintes dados:
- fonte ou tensão de alimentação, V;
- tensão nominal direta do dispositivo, V;
- corrente de operação nominal direta, mA;
- o número de LEDs em uma cadeia ou conectados em paralelo;
- Diagrama de fiação de LED(s).
Os dados iniciais podem ser retirados do passaporte do diodo.
Após inseri-los nas janelas correspondentes da calculadora, clique no botão "Calcular" e obtenha o valor nominal do resistor e sua potência.
Cálculo do valor do limitador de corrente do resistor
Na prática, são utilizados dois tipos de cálculo - gráfico, de acordo com a característica de corrente-tensão de um determinado diodo, e matemático - de acordo com seus dados de passaporte.
Na imagem:
- E - uma fonte de energia com um valor de E na saída;
- "+" / "-" - a polaridade da conexão do LED: "+" - ânodo, mostrado como um triângulo nos diagramas, "-" - cátodo, nos diagramas - um traço transversal;
- R – resistência limitadora de corrente;
- vocêconduziu - direta, é também a tensão de operação;
- EU - corrente de operação através do dispositivo;
- a tensão através do resistor é denotada como UR.
Em seguida, o esquema de cálculo terá a forma:
Calcule a resistência para limitar a corrente. Tensão você distribuído na cadeia assim:
U = UR + Uconduziu ou UR + I×Rconduziu, em volts,
Onde Rconduziu- resistência diferencial interna da junção p-n.
Por transformações matemáticas, obtemos a fórmula:
R = (U-Uconduziu)/eu, em Ohm.
O valor que vocêconduziu pode ser selecionado a partir de valores de passaporte.
Vamos calcular o valor do resistor limitador de corrente para o modelo Cree LED Cree XM–L, que possui um compartimento T6.
Seus dados de passaporte: nominal típico vocêCONDUZIU = 2,9 V máximo vocêCONDUZIU = 3,5 V, corrente de operação EUCONDUZIU\u003d 0,7 A.
Para o cálculo usamos vocêCONDUZIU = 2,9 V.
R = (U-Uconduziu) / I \u003d (5-2,9) / 0,7 \u003d 3 Ohms.
O valor calculado é de 3 ohms. Selecionamos um elemento com uma tolerância de precisão de ± 5%. Essa precisão é mais que suficiente para definir o ponto de operação em 700 mA.
Arredonde o valor da resistência. Isso reduzirá a corrente, o fluxo luminoso do diodo e aumentará a confiabilidade da operação com um regime térmico mais suave do cristal.
Calcule a dissipação de potência necessária para este resistor:
P = I² × R = 0,7² × 3 = 1,47 W
Para confiabilidade, arredondamos para o valor maior mais próximo - 2 watts.
Esquemas em Série e Paralelo Os LEDs são amplamente utilizados e mostram as características desses tipos de conexões. Conectar elementos idênticos em série divide a tensão da fonte igualmente entre eles. Com diferentes resistências internas - em proporção às resistências. Quando conectado em paralelo, a tensão é a mesma e a corrente é inversamente proporcional às resistências internas dos elementos.
Quando conectado em série LED
Quando conectado em série, o primeiro diodo da cadeia é conectado pelo ânodo ao “+” da fonte de alimentação e pelo cátodo ao ânodo do segundo diodo. E assim por diante até o último da cadeia, cujo cátodo está conectado à fonte "-". A corrente em um circuito em série é a mesma em todos os seus elementos. Aqueles. através de qualquer dispositivo de luz é da mesma magnitude. A resistência interna do aberto, ou seja, emitindo cristal de luz, é dezenas ou centenas de ohms. Se 15-20 mA fluir pelo circuito a uma resistência de 100 ohms, cada elemento terá 1,5-2 V. A soma das tensões em todos os dispositivos deve ser menor que a da fonte de alimentação. A diferença geralmente é suprimida com um resistor especial que executa duas funções:
- limita a corrente nominal de operação;
- fornece a tensão nominal direta para o LED.
Quando conectado em paralelo
A conexão paralela pode ser feita de duas maneiras.
A imagem superior mostra como ativá-lo não é desejável. Com esta conexão, uma resistência garantirá a igualdade de correntes apenas com cristais ideais e o mesmo comprimento dos fios condutores. Mas a variação nos parâmetros dos dispositivos semicondutores durante a fabricação não permite torná-los iguais. E a seleção do mesmo - aumenta drasticamente o preço. A diferença pode chegar a 50-70% ou mais. Tendo montado a estrutura, você obterá uma diferença no brilho de pelo menos 50-70%. Além disso, a falha de um emissor mudará a operação de todos: se o circuito estiver quebrado, um sairá, o resto brilhará mais em 33% e começará a aquecer mais. O superaquecimento contribuirá para sua degradação - uma mudança na tonalidade do brilho e uma diminuição no brilho.
No caso de um curto-circuito como resultado de superaquecimento e combustão do cristal, a resistência limitadora de corrente pode falhar.
A opção inferior permite definir o ponto de operação desejado de qualquer diodo, mesmo com suas diferentes potências nominais.
Para uma tensão de 4,5 V, três elementos de LED e uma resistência limitadora de corrente são conectados em série. As cadeias resultantes são conectadas em paralelo. 20 mA flui através de cada diodo e 60 mA flui através de todos juntos. Em cada um deles resulta menos de 1,5 V e no limitador de corrente - não menos que 0,2-0,5 V. Curiosamente, se você usar uma fonte de alimentação de 4,5 V, apenas diodos infravermelhos poderão trabalhar com uma tensão direta de menos de 1,5 V, ou você precisa aumentar a alimentação para pelo menos 5 V.
A conexão direta em paralelo dos elementos LED (parte superior do circuito) não é recomendada devido à dispersão dos parâmetros de 30-50% ou mais.Use um circuito com resistências individuais para cada diodo (parte inferior) e já conecte pares de diodo-resistor em paralelo.
Quando um LED
Resistor para LED único é usado apenas em suas potências de até 50-100 mW. Em valores de alta potência, a eficiência do circuito de potência diminui acentuadamente.
Se a tensão de trabalho direta do diodo for significativamente menor que a tensão da fonte de alimentação, o uso de um resistor limitador leva a grandes perdas. Potência de alta qualidade e estabilidade, com ondulações cuidadosamente filtradas, fornecidas por 3-5 tipos de proteção da fonte de alimentação não é convertida em luz, mas simplesmente dissipada passivamente na forma de calor.
Em altas potências eles vão motoristas – estabilizadores de corrente de valor nominal.
Usando um resistor limitador de corrente para definir a operação Características do LED é uma maneira simples e confiável de garantir sua operação ideal.
Exemplos de vídeo do cálculo mais simples de resistência.
Mas com uma potência de diodo de mais de cem miliwatts, é necessário usar fontes autônomas ou internas de estabilização de corrente ou drivers.
