Πώς να υπολογίσετε την αντίσταση για LED - τύποι με παραδείγματα + online αριθμομηχανή

Οι λυχνίες LED διαφορετικών χρωματικών αποχρώσεων έχουν διαφορετικές άμεσες τάσεις λειτουργίας. Αυτές καθορίζονται με την επιλογή της αντίστασης περιορισμού ρεύματος της λυχνίας LED. Για να τεθεί η φωτεινή διάταξη σε ονομαστική λειτουργία, η ένωση p-n πρέπει να τροφοδοτηθεί με ρεύμα λειτουργίας. Αυτό γίνεται με τον υπολογισμό της αντίστασης για το LED.

Πίνακας τάσεων LED ανάλογα με το χρώμα

Οι τάσεις λειτουργίας των LED είναι διαφορετικές. Εξαρτώνται από τα υλικά της επαφής p-n του ημιαγωγού και σχετίζονται με το μήκος κύματος της φωτοεκπομπής, δηλαδή την απόχρωση του χρώματος του φωτός.

Παρακάτω παρουσιάζεται ένας πίνακας με τις ονομαστικές τάσεις των διαφόρων χρωμάτων για τον υπολογισμό της αντίστασης απόσβεσης.

Από τον πίνακα προκύπτει ότι Τα 3 βολτ μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την τροφοδοσία πομπών όλων των τύπων φωταύγειαςεκτός από τις συσκευές με λευκή απόχρωση, μερικώς ιώδες και πλήρως υπεριώδες. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ένα μέρος της τάσης τροφοδοσίας πρέπει να "ξοδευτεί" για να περιοριστεί το ρεύμα μέσω του κρυστάλλου.

Με τροφοδοτικά 5, 9 ή 12 V μπορούν να τροφοδοτηθούν μεμονωμένες δίοδοι ή αλυσίδες 3 και 5 έως 6 διόδων σε σειρά.

Οι αλυσιδωτές αλυσίδες μειώνουν την αξιοπιστία των συσκευών στις οποίες χρησιμοποιούνται περίπου κατά έναν παράγοντα του αριθμού των LED. Η παράλληλη σύνδεση αυξάνει την αξιοπιστία με την ίδια αναλογία: 2 αλυσίδες με συντελεστή 2, 3 με συντελεστή 3 κ.λπ.

Ωστόσο, οι πρωτοφανείς για τις πηγές φωτός, 30-50 έως 130-150 χιλιάδες ώρες δικαιολογούν την πτώση της αξιοπιστίας, καθώς η ζωή της συσκευής εξαρτάται από αυτήν. Ακόμη και 30-50 χιλιάδες ώρες λειτουργίας σε 5 ώρες την ημέρα - 4 ώρες το βράδυ και 1 το πρωί κάθε μέρα - αυτό σημαίνει 16 έως 27 χρόνια λειτουργίας.. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, τα περισσότερα φωτιστικά σώματα θα καταστούν απαρχαιωμένα και θα διαλυθούν. Ως εκ τούτου, η σύνδεση σειράς χρησιμοποιείται ευρέως από όλους τους κατασκευαστές συσκευών LED.

Online υπολογιστής υπολογισμού LED

Για τον αυτόματο υπολογισμό θα χρειαστούν τα ακόλουθα δεδομένα:

• τάση πηγής ή τροφοδοσίας, V,
• η ονομαστική τάση της συσκευής, V,
• Άμεσο ονομαστικό ρεύμα λειτουργίας, mA,
• Αριθμός LED σε αλυσίδα ή συνδεδεμένων παράλληλα,
• Διάγραμμα καλωδίωσης LEDκύκλωμα(α).

Τα ακατέργαστα δεδομένα μπορούν να ληφθούν από το φύλλο δεδομένων της διόδου.

Αφού τις εισαγάγετε στα κατάλληλα παράθυρα της αριθμομηχανής πατήστε "Υπολογισμός" και θα λάβετε την ονομαστική τιμή της αντίστασης και την ισχύ της.

Υπολογισμός της αντίστασης περιορισμού ρεύματος

Στην πράξη χρησιμοποιούνται δύο τύποι υπολογισμού - γραφικός - σύμφωνα με τη χαρακτηριστική τάσης-ampere μιας διόδου και μαθηματικός - σύμφωνα με τα δεδομένα ονομαστικής τιμής της.

Σχηματικό διάγραμμα για τη σύνδεση του πομπού με το τροφοδοτικό.

Εικ:

• Е - πηγή τροφοδοσίας, η οποία έχει τιμή Ε στην έξοδο,
• "+"/"-" - η πολικότητα της σύνδεσης των LED: "+" - άνοδος, εμφανίζεται με τρίγωνο στα διαγράμματα, "-" - κάθοδος, εμφανίζεται με σταυρό στα διαγράμματα,
• R - αντίσταση περιορισμού ρεύματος,
• U_led - άμεση, επίσης τάση λειτουργίας,
• I - ρεύμα λειτουργίας μέσω της συσκευής,
• συμβολίζουμε την τάση στον αντιστάτη ως U_R.

Τότε το κύκλωμα για τον υπολογισμό θα μοιάζει με:

Σχηματικό διάγραμμα για τον υπολογισμό της αντίστασης.

Υπολογίστε την αντίσταση περιορισμού ρεύματος. Η τάση U στο κύκλωμα θα κατανέμονται ως εξής:

U = U_R + U_led ή U_R + I × R_led, σε βολτ,

όπου R_led- είναι η εσωτερική διαφορική αντίσταση της ένωσης p-n.

Με μαθηματική μετατροπή λαμβάνουμε τον τύπο:

R = (U-U_led)/I, σε Ohm.

Αξία U_{U οδήγησε} μπορεί να επιλεγεί από τις τιμές του φύλλου δεδομένων.

Ας υπολογίσουμε την τιμή της αντίστασης περιορισμού ρεύματος για το μοντέλο LED Cree XM-L της Cree με bin T6.

Οι προδιαγραφές του: Τυπική ονομαστική U_LED = 2,9 V, max. U_LED = 3,5 V, ρεύμα λειτουργίας I_LED=0,7 А.

Για τον υπολογισμό χρησιμοποιούμε U_LED = 2,9 В.

R = (U-U_led)/I = (5-2,9)/0,7 = 3 Ohm.

Η υπολογιζόμενη τιμή είναι 3 Ohm. Επιλέξτε ένα στοιχείο με ανοχή ακρίβειας ± 5 %. Αυτή η ακρίβεια είναι υπεραρκετή για να οριστεί το σημείο λειτουργίας στα 700 mA.

Στρογγυλοποιήστε προς τα πάνω την τιμή της αντίστασης. Αυτό θα μειώσει το ρεύμα, τη φωτεινή ροή της διόδου και θα αυξήσει την αξιοπιστία της λειτουργίας με μια πιο ήπια θερμική λειτουργία του κρυστάλλου.

Υπολογίστε την απαιτούμενη απορρόφηση ισχύος για αυτόν τον αντιστάτη:

P = I² × R = 0,7² × 3 = 1,47 W

Στρογγυλοποιείται στην πλησιέστερη υψηλότερη τιμή, 2 W, για ασφάλεια.

Σχήματα σειριακής και παράλληλης σύνδεσης Οι λυχνίες LED χρησιμοποιούνται ευρέως και απεικονίζουν τα χαρακτηριστικά αυτών των συνδέσεων. Η σύνδεση των ίδιων στοιχείων σε σειρά κατανέμει την τάση της πηγής εξίσου μεταξύ τους. Με διαφορετικές εσωτερικές αντιστάσεις, είναι ανάλογη των αντιστάσεων. Με παράλληλη σύνδεση, η τάση είναι η ίδια και το ρεύμα είναι αντιστρόφως ανάλογο των εσωτερικών αντιστάσεων των στοιχείων.

Με LED σε σύνδεση σειράς

Σε μια σύνδεση σειράς, η άνοδος της πρώτης διόδου στην αλυσίδα είναι συνδεδεμένη με την πηγή ισχύος "+" και η κάθοδος με την άνοδο της δεύτερης διόδου. Και ούτω καθεξής μέχρι την τελευταία δίοδο στην αλυσίδα, της οποίας η κάθοδος συνδέεται με το "-" της παροχής ρεύματος. Το ρεύμα σε ένα κύκλωμα σειράς είναι το ίδιο σε όλα τα στοιχεία του. Δηλαδή, έχει το ίδιο μέγεθος μέσω οποιασδήποτε φωτεινής συσκευής. Η εσωτερική αντίσταση ενός ανοικτού, δηλ. του κρυστάλλου εκπομπής φωτός είναι δεκάδες ή εκατοντάδες ωμ. Εάν 15-20 mA ρέουν μέσω του κυκλώματος σε μια αντίσταση 100 ωμ, θα υπάρχει 1,5-2 V σε κάθε στοιχείο. Το άθροισμα των τάσεων σε όλες τις συσκευές πρέπει να είναι μικρότερο από αυτό του τροφοδοτικού. Η διαφορά αποσβένεται συνήθως με μια ειδική αντίσταση, η οποία έχει δύο λειτουργίες:

• Περιορίζει το ονομαστικό ρεύμα λειτουργίας,
• Παρέχει την ονομαστική μπροστινή τάση στο LED.

Διαβάστε επίσης

Σύνδεση ενός LED στα 12 βολτ

 

Σε παράλληλη σύνδεση

Η παράλληλη σύνδεση μπορεί να γίνει με δύο τρόπους.

Το διάγραμμα συνδεσμολογίας της παράλληλης σύνδεσης.

Η επάνω εικόνα δείχνει ότι η σύνδεση δεν είναι επιθυμητή. Με αυτή τη σύνδεση η ίδια αντίσταση εξασφαλίζει την ισότητα των ρευμάτων μόνο όταν οι κρύσταλλοι είναι τέλειοι και το μήκος των αγωγών τροφοδοσίας είναι το ίδιο. Όμως, η διασπορά των παραμέτρων των διατάξεων ημιαγωγών κατά τη διάρκεια της κατασκευής δεν επιτρέπει την πανομοιότυπη κατασκευή τους. Και η επιλογή των ίδιων αυξάνει δραματικά την τιμή. Η διαφορά μπορεί να φτάσει το 50-70% ή και περισσότερο.. Συναρμολογώντας το σχέδιο, θα έχετε τουλάχιστον 50-70% διαφορά στη φωταύγεια. Επιπλέον, η βλάβη ενός θερμαντικού σώματος θα αλλάξει τη λειτουργία όλων των θερμαντικών σωμάτων: αν το κύκλωμα διακοπεί, το ένα θα σβήσει, τα άλλα θα λάμπουν φωτεινότερα κατά 33% και θα ζεσταθούν περισσότερο. Η υπερθέρμανση θα συμβάλει στην υποβάθμισή τους - αλλαγή της απόχρωσης της λάμψης και μείωση της φωτεινότητας.

Σε περίπτωση βραχυκυκλώματος λόγω υπερθέρμανσης και καύσης του κρυστάλλου, η αντίσταση περιορισμού ρεύματος μπορεί να αποτύχει.

Η χαμηλότερη παραλλαγή επιτρέπει τη ρύθμιση του σωστού σημείου λειτουργίας οποιασδήποτε διόδου, ακόμη και αν έχουν διαφορετικές ονομαστικές τιμές ισχύος.

Κύκλωμα σειριακής-παράλληλης σύνδεσης συσκευών.

Τρία στοιχεία LED και μία αντίσταση περιορισμού ρεύματος συνδέονται σε σειρά στα 4,5 V. Οι αλυσίδες που προκύπτουν συνδέονται παράλληλα. Κάθε δίοδος μεταφέρει 20 mA και όλες μαζί 60 mA. Σε καθένα από αυτά λαμβάνετε λιγότερο από 1,5V και στον περιοριστή ρεύματος λαμβάνετε τουλάχιστον 0,2-0,5V. Είναι ενδιαφέρον ότι, αν χρησιμοποιείτε τροφοδοτικό 4,5V, μόνο δίοδοι υπέρυθρης ακτινοβολίας με άμεση τάση μικρότερη από 1,5V μπορούν να λειτουργήσουν με αυτό, ή πρέπει να αυξήσετε το τροφοδοτικό σε τουλάχιστον 5V.

Η απευθείας παράλληλη σύνδεση των στοιχείων LED (άνω μέρος του κυκλώματος) δεν συνιστάται λόγω της διακύμανσης των παραμέτρων κατά 30-50% και περισσότερο. Χρησιμοποιήστε ένα σχήμα με μεμονωμένες αντιστάσεις για κάθε δίοδο (κάτω μέρος) και συνδέστε παράλληλα ζεύγη διόδων-αντιστάσεων.

Όταν ένα μεμονωμένο LED

Αντίσταση για ένα μόνο LED χρησιμοποιείται μόνο για ισχύ έως 50-100 mW. Σε υψηλότερες τιμές ισχύος, η απόδοση του κυκλώματος ισχύος μειώνεται αισθητά.

Εάν η άμεση τάση λειτουργίας της διόδου είναι πολύ χαμηλότερη από την τάση τροφοδοσίας, η χρήση μιας αντίστασης περιορισμού οδηγεί σε υψηλές απώλειες. Η ηλεκτρική ενέργεια υψηλής ποιότητας και σταθερότητας, με προσεκτικά φιλτραρισμένη κυμάτωση, που παρέχεται από 3-5 τύπους προστασίας του τροφοδοτικού δεν μετατρέπεται σε φως, αλλά απλώς διαχέεται παθητικά ως θερμότητα.

Για υψηλές εξόδους ισχύος χρησιμοποιούνται οι ακόλουθοι οδηγοί οδηγοί - Περιοριστές ρεύματος με ονομαστικές ονομαστικές τιμές ρεύματος.

Χρήση μιας αντίστασης περιορισμού ρεύματος για τη ρύθμιση της λειτουργίας LED - είναι ένας απλός και αξιόπιστος τρόπος για να εξασφαλίσετε τη βέλτιστη λειτουργία των LED.

Παραδείγματα βίντεο για έναν απλό υπολογισμό αντίστασης.

Αλλά με ισχύ διόδων άνω των εκατοντάδων χιλιοστοβάτ πρέπει να χρησιμοποιείτε αυτόνομες ή ενσωματωμένες πηγές ή οδηγούς σταθεροποίησης ρεύματος.