Comment calculer la résistance pour les LED - formules avec exemples + calculateur en ligne
Les LED de différentes nuances de couleur ont des tensions de fonctionnement directes différentes. Celles-ci sont déterminées en sélectionnant la résistance de limitation du courant de la LED. Pour amener le dispositif lumineux à son fonctionnement nominal, la jonction p-n doit être alimentée en courant de fonctionnement. Cela se fait en calculant la résistance pour la LED.
Tableau des tensions des LED en fonction de la couleur
Les tensions de fonctionnement des LED sont différentes. Ils dépendent des matériaux de la jonction p-n du semi-conducteur et sont liés à la longueur d'onde de l'émission lumineuse, c'est-à-dire à la teinte de la couleur de la lumière.
Un tableau des tensions nominales des différentes couleurs pour le calcul de la résistance d'amortissement est présenté ci-dessous.
| Couleur de la luminescence | Tension directe, V |
|---|---|
| Teintes de blanc | 3–3,7 |
| Rouge | 1,6-2,03 |
| Orange | 2,03-2,1 |
| Jaune | 2,1-2,2 |
| Vert | 2,2-3,5 |
| Bleu | 2,5-3,7 |
| Violet | 2,8-4,04 |
| Infrarouge | Pas plus de 1,9 |
| Ultraviolet | 3,1-4,4 |
D'après le tableau, on peut voir que 3 volts peuvent être utilisés pour alimenter des émetteurs de tous types de luminescence.sauf pour les appareils à teinte blanche, partiellement violets et entièrement ultraviolets. Cela est dû au fait qu'une partie de la tension d'alimentation doit être "dépensée" pour limiter le courant à travers le cristal.
Avec des alimentations de 5, 9 ou 12 V, on peut alimenter des diodes simples ou des chaînes de 3 et 5 à 6 diodes en série.
Les chaînes en marguerite réduisent la fiabilité des appareils dans lesquels elles sont utilisées d'un facteur environ égal au nombre de DEL. La connexion en parallèle augmente la fiabilité dans la même proportion : 2 chaînes par un facteur 2, 3 par un facteur 3, etc.
Cependant, sans précédent pour les sources lumineuses, 30-50 à 130-150 mille heures de fonctionnement justifient la baisse de fiabilité, car la vie de l'appareil en dépend. Même 30-50 mille heures de fonctionnement à raison de 5 heures par jour - 4 heures le soir et 1 heure le matin tous les jours - soit 16 à 27 ans de fonctionnement. Pendant cette période, la plupart des luminaires deviendront obsolètes et seront mis au rebut. Par conséquent, la connexion en série est largement utilisée par tous les fabricants de dispositifs LED.
Calculateur en ligne pour le calcul des LED
Les données suivantes sont nécessaires pour le calcul automatique :
- la source ou la tension d'alimentation, V ;
- tension continue nominale de l'appareil, V ;
- Courant de fonctionnement nominal direct, mA ;
- Nombre de DEL dans une chaîne ou connectées en parallèle ;
- Schéma de câblage des LEDcircuit(s).
Les données brutes peuvent être extraites de la fiche technique de la diode.
Après les avoir saisis dans les fenêtres appropriées de la calculatrice, appuyez sur "Calculer" et vous obtiendrez la valeur nominale de la résistance et sa puissance.
Calcul de la résistance de limitation du courant
Dans la pratique, deux types de calcul sont utilisés : graphique - selon la caractéristique volt-ampère d'une diode et mathématique - selon ses données nominales.
Fig :
- Е - source d'alimentation, qui a la valeur E à la sortie ;
- "+"/"-" est la polarité de la connexion de la LED : "+" est l'anode, représentée par un triangle sur les schémas, "-" est la cathode, représentée par un tiret en croix sur les schémas ;
- R - résistance de limitation du courant ;
- Uled - direct, ainsi que la tension de fonctionnement ;
- I - le courant de fonctionnement à travers l'appareil ;
- nous désignons la tension aux bornes de la résistance par UR.
Le circuit de calcul sera alors le suivant :
Calculez la résistance de limitation du courant. La tension U dans le circuit seront répartis comme suit :
U = UR + Uled ou UR + I × Rleden volts,
où Rled- est la résistance différentielle interne de la jonction p-n.
Par conversion mathématique, on obtient la formule :
R = (U-Uled)/I, en Ohm.
Valeur UU conduit peut être sélectionné à partir des valeurs de la fiche technique.
Calculons la valeur de la résistance limitant le courant pour le modèle de LED Cree XM-L avec bin T6.
Ses spécifications : nominal typique ULED = 2,9 V, max. ULED = 3,5 V, courant de fonctionnement ILED=0,7 А.
Pour le calcul, nous utilisons ULED = 2,9 В.
R = (U-Uled)/I = (5-2,9)/0,7 = 3 Ohm.
La valeur calculée est de 3 Ohm. Sélectionnez un élément avec une tolérance de précision de ± 5 %. Cette précision est plus que suffisante pour fixer le point de fonctionnement à 700 mA.
Arrondissez la valeur de la résistance. Cela permettra de réduire le courant, le flux lumineux de la diode et d'augmenter la fiabilité du fonctionnement par un mode thermique plus doux du cristal.
Calculez la puissance dissipée nécessaire pour cette résistance :
P = I² × R = 0,7² × 3 = 1,47 W
Arrondi à la valeur supérieure la plus proche, 2 W, pour être sûr.
Schémas de connexion en série et en parallèle Les DEL sont largement utilisées et illustrent les caractéristiques de ces connexions. Le fait de connecter les mêmes éléments en série divise la tension de la source de manière égale entre eux. Avec des résistances internes différentes, elle est proportionnelle aux résistances. En cas de connexion en parallèle, la tension est la même et le courant est inversement proportionnel aux résistances internes des éléments.
Avec des LED en série
Dans une connexion en série, la première diode de la chaîne a son anode connectée au "+" de l'alimentation, et sa cathode à l'anode de la deuxième diode. Et ainsi de suite jusqu'à la dernière diode de la chaîne, dont la cathode est reliée au "-" de l'alimentation. Le courant dans un circuit en série est le même dans tous ses éléments. C'est-à-dire qu'elle est de la même grandeur à travers n'importe quel dispositif lumineux. La résistance interne d'un ouvert, c'est à dire du cristal émetteur de lumière est de l'ordre de quelques dizaines ou centaines d'ohms. Si 15-20 mA circulent dans le circuit avec une résistance de 100 ohms, il y aura 1,5-2 V à chaque élément. La somme des tensions sur tous les appareils doit être inférieure à celle de l'alimentation. La différence est généralement amortie par une résistance spéciale, qui a deux fonctions :
- Limite le courant nominal de fonctionnement ;
- Fournit la tension directe nominale à la DEL.
En connexion parallèle
La connexion parallèle peut se faire de deux manières.
L'image du haut montre que la connexion n'est pas souhaitable. Avec cette connexion, la même résistance n'assure l'égalité des courants que lorsque les cristaux sont parfaits et que la longueur des conducteurs d'alimentation est la même. Mais la dispersion des paramètres des dispositifs semi-conducteurs lors de leur fabrication ne permet pas de les rendre identiques. Et le fait de choisir les mêmes augmente considérablement le prix. La différence peut aller jusqu'à 50-70% ou plus.. En assemblant le modèle, vous obtiendrez une différence de luminescence d'au moins 50 à 70 %. En outre, la défaillance d'un radiateur modifiera le fonctionnement de tous les radiateurs : si le circuit est interrompu, l'un d'eux s'éteindra, les autres brilleront de 33 % et deviendront plus chauds. La surchauffe contribuera à leur dégradation - un changement de la teinte de l'éclat et une réduction de la luminosité.
En cas de court-circuit dû à la surchauffe et à la combustion du cristal, la résistance de limitation du courant peut tomber en panne.
La variante inférieure permet de régler le bon point de fonctionnement de n'importe quelle diode, même si elles ont des puissances différentes.
Trois éléments LED et une résistance de limitation du courant sont connectés en série à 4,5V. Les chaînes résultantes sont connectées en parallèle. Chaque diode transporte 20 mA et toutes ensemble 60 mA. A chacun d'entre eux, vous obtenez moins de 1,5V, et au limiteur de courant, vous obtenez au moins 0,2-0,5V. Il est intéressant de noter que si vous utilisez une alimentation de 4,5 V, seules les diodes infrarouges dont la tension continue est inférieure à 1,5 V peuvent fonctionner avec elle, ou vous devez augmenter l'alimentation à 5 V au moins.
La connexion directe en parallèle des éléments LED (partie supérieure du circuit) n'est pas recommandée en raison de la variation des paramètres de 30-50% et plus. Utilisez un schéma avec des résistances individuelles pour chaque diode (partie inférieure) et connectez déjà des paires diode-résistance en parallèle.
Lorsqu'une seule LED
Résistance pour une seule LED n'est utilisé que pour des puissances allant jusqu'à 50-100 mW. Pour des valeurs de puissance plus élevées, l'efficacité du circuit de puissance diminue sensiblement.
Si la tension de fonctionnement direct de la diode est beaucoup plus faible que la tension d'alimentation, l'utilisation d'une résistance de limitation entraîne des pertes élevées. L'électricité de haute qualité et stabilité, avec des ondulations soigneusement filtrées, fournie par 3 à 5 types de protection de l'alimentation, n'est pas convertie en lumière, mais simplement dissipée passivement sous forme de chaleur.
Pour les sorties à haute puissance, les pilotes suivants sont utilisés conducteurs - Limiteurs de courant avec courant nominal.
L'utilisation d'une résistance de limitation du courant pour régler le fonctionnement LED - est un moyen simple et fiable de garantir un fonctionnement optimal des LED.
Exemples vidéo d'un calcul simple de la résistance.
Mais avec une puissance de diode supérieure à des centaines de milliwatts, vous devez utiliser des sources ou des pilotes de stabilisation du courant autonomes ou intégrés.
