Jak obliczyć rezystor dla diod LED - wzory z przykładami + kalkulator online

Diody LED o różnych odcieniach koloru mają różne bezpośrednie napięcia robocze. Są one określane przez wybór rezystancji ograniczającej prąd diody LED. Aby doprowadzić urządzenie świetlne do stanu pracy znamionowej, należy zasilić złącze p-n prądem roboczym. W tym celu należy obliczyć rezystor dla diody LED.

Tabela napięć diod LED w zależności od koloru

Napięcia robocze diod LED są różne. Zależą one od materiałów, z których wykonane jest półprzewodnikowe złącze p-n, i są związane z długością fali emitowanego światła, czyli odcieniem barwy światła.

Poniżej przedstawiono tabelę napięć znamionowych różnych kolorów do obliczania rezystancji tłumienia.

Z tabeli wynika, że Napięcie 3 V można wykorzystać do zasilania emiterów wszystkich typów luminescencjiz wyjątkiem urządzeń o zabarwieniu białym, częściowo fioletowym i całkowicie ultrafioletowym. Wynika to z faktu, że część napięcia zasilającego musi zostać "zużyta" na ograniczenie prądu płynącego przez kryształ.

Za pomocą zasilaczy 5, 9 lub 12 V można zasilać pojedyncze diody lub łańcuchy 3 i 5 do 6 diod połączonych szeregowo.

Łańcuchy łańcuchowe zmniejszają niezawodność urządzeń, w których są stosowane, o współczynnik mniej więcej równy liczbie diod LED. Połączenie równoległe zwiększa niezawodność w tej samej proporcji: 2 łańcuchy o współczynnik 2, 3 o współczynnik 3 itd.

Jednak niespotykane w przypadku źródeł światła 30-50 do 130-150 tys. godzin uzasadniają spadek niezawodności, ponieważ od tego zależy żywotność urządzenia. Nawet 30-50 tys. godzin pracy przy 5 godzinach dziennie - 4 godziny wieczorem i 1 rano każdego dnia - to od 16 do 27 lat pracy.. W tym czasie większość opraw stanie się przestarzała i zostanie zezłomowana. Dlatego połączenie szeregowe jest powszechnie stosowane przez wszystkich producentów urządzeń LED.

Kalkulator obliczeniowy LED online

Do automatycznego obliczenia potrzebne będą następujące dane:

• źródło lub napięcie zasilania, V;
• znamionowe napięcie stałe urządzenia, V;
• Bezpośredni znamionowy prąd roboczy, mA;
• Liczba diod LED w łańcuchu lub połączonych równolegle;
• Schemat połączeń LEDobwód(y).

Surowe dane można pobrać z karty katalogowej diody.

Po wpisaniu ich w odpowiednie okna kalkulatora naciśnij przycisk "Oblicz", a otrzymasz wartość nominalną rezystora i jego moc.

Obliczanie rezystora ograniczającego prąd

W praktyce stosuje się dwa rodzaje obliczeń: graficzne - według charakterystyki woltowo-amperowej diody i matematyczne - według jej danych znamionowych.

Schemat podłączenia nadajnika do zasilania.

Rys:

• Е - źródło zasilania, które na wyjściu ma wartość E;
• "+"/"-" - biegunowość połączenia diod LED: "+" - anoda, na schematach oznaczona trójkątem, "-" - katoda, na schematach oznaczona kreską poprzeczną;
• R - rezystancja ograniczająca prąd;
• U_led - bezpośrednie, także napięcie robocze;
• I - prąd roboczy płynący przez urządzenie;
• oznaczamy napięcie na oporniku jako U_R.

Wówczas obwód do obliczeń będzie wyglądał następująco:

Schemat obliczania rezystora.

Oblicz wartość rezystora ograniczającego prąd. Napięcie U w obwodzie będą rozmieszczone w następujący sposób:

U = U_R + U_led lub U_R + I × R_ledw woltach,

gdzie R_led- jest wewnętrzną rezystancją różnicową złącza p-n.

W wyniku przekształcenia matematycznego otrzymujemy wzór:

R = (U-U_led)/I, w omach.

Wartość U_{U prowadzony} można wybrać z wartości podanych w arkuszu danych.

Obliczmy wartość rezystora ograniczającego prąd dla diody LED firmy Cree model Cree XM-L z bin T6.

Parametry techniczne: Typowa wartość nominalna U_LED = 2,9 V, maks. U_LED = 3,5 V, prąd roboczy I_LED=0,7 А.

Do obliczeń stosujemy U_LED = 2,9 В.

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

Obliczona wartość wynosi 3 Ohm. Wybierz element o tolerancji dokładności ± 5 %. Taka dokładność jest więcej niż wystarczająca, aby ustawić punkt pracy na 700 mA.

Zaokrąglij wartość rezystancji w górę. Zmniejszy to natężenie prądu i strumień świetlny diody oraz zwiększy niezawodność działania dzięki łagodniejszemu trybowi termicznemu kryształu.

Oblicz wymaganą moc rozproszoną tego opornika:

P = I² × R = 0,7² × 3 = 1,47 W

Dla pewności zaokrąglono do najbliższej wyższej wartości, czyli 2 W.

Schematy połączeń szeregowych i równoległych Diody LED są powszechnie stosowane i ilustrują właściwości tych połączeń. Połączenie tych samych elementów szeregowo powoduje równy podział napięcia źródłowego między nimi. W przypadku różnych rezystancji wewnętrznych jest on proporcjonalny do tych rezystancji. W przypadku połączenia równoległego napięcie jest takie samo, a natężenie prądu jest odwrotnie proporcjonalne do rezystancji wewnętrznych elementów.

Z diodami LED połączonymi szeregowo

W połączeniu szeregowym pierwsza dioda w łańcuchu ma swoją anodę podłączoną do źródła zasilania "+", a jej katoda do anody drugiej diody. I tak dalej, aż do ostatniej diody w łańcuchu, której katoda jest podłączona do "-" zasilacza. Prąd w obwodzie szeregowym jest taki sam we wszystkich jego elementach. Oznacza to, że przez każde urządzenie świetlne ma taką samą wielkość. Opór wewnętrzny otwartego obwodu, tj. kryształu emitującego światło jest rzędu dziesiątek lub setek omów. Jeśli przez obwód przepływa prąd o natężeniu 15-20 mA przy oporze 100 omów, to na każdym elemencie pojawi się napięcie 1,5-2 V. Suma napięć na wszystkich urządzeniach musi być mniejsza niż napięcie zasilania. Różnica ta jest zwykle tłumiona za pomocą specjalnego rezystora, który pełni dwie funkcje:

• Ogranicza nominalny prąd roboczy;
• Podaje znamionowe napięcie zasilania diody LED.

Czytaj także

Podłączanie diody LED do napięcia 12 V

 

W połączeniu równoległym

Połączenie równoległe można wykonać na dwa sposoby.

Schemat połączeń równoległych.

Na górnym rysunku widać, że połączenie nie jest pożądane. Przy takim połączeniu taka sama rezystancja zapewni równość prądów tylko wtedy, gdy kryształy są idealne, a długość przewodów zasilających taka sama. Jednak rozrzut parametrów przyrządów półprzewodnikowych podczas produkcji nie pozwala na ich identyczność. A wybranie tych samych powoduje znaczny wzrost ceny. Różnica może wynosić nawet 50-70% lub więcej. Po zmontowaniu konstrukcji można uzyskać co najmniej 50-70% różnicy w luminescencji. Ponadto awaria jednego grzejnika spowoduje zmianę działania wszystkich grzejników: jeśli obwód zostanie przerwany, jeden z nich zgaśnie, pozostałe będą świecić jaśniej o 33% i staną się gorętsze. Przegrzanie przyczyni się do ich degradacji - zmiany odcienia świecenia i zmniejszenia jasności.

W przypadku zwarcia spowodowanego przegrzaniem i spaleniem kryształu może dojść do uszkodzenia rezystora ograniczającego prąd.

Niższy wariant umożliwia ustawienie właściwego punktu pracy dowolnej diody, nawet jeśli mają one różne moce znamionowe.

Obwód szeregowo-równoległego połączenia urządzeń.

Trzy elementy LED i jeden rezystor ograniczający prąd są połączone szeregowo pod napięciem 4,5 V. Powstałe w ten sposób łańcuchy są łączone równolegle. Każda dioda przenosi prąd 20 mA, a wszystkie razem 60 mA. Na każdym z nich uzyskuje się mniej niż 1,5 V, a na ograniczniku prądu - co najmniej 0,2-0,5 V. Co ciekawe, jeśli użyjesz zasilacza 4,5 V, mogą z nim współpracować tylko diody podczerwieni o napięciu bezpośrednim poniżej 1,5 V lub musisz zwiększyć napięcie zasilania do co najmniej 5 V.

Bezpośrednie równoległe łączenie elementów LED (górna część obwodu) nie jest zalecane ze względu na zmiany parametrów o 30-50% i więcej. Zastosuj schemat z pojedynczymi rezystorami dla każdej diody (dolna część) i połącz równolegle już istniejące pary dioda-rezystor.

Gdy pojedyncza dioda LED

Opornik dla pojedynczej diody LED jest stosowana tylko w przypadku mocy do 50-100 mW. Przy wyższych wartościach mocy sprawność obwodu zasilania wyraźnie spada.

Jeśli bezpośrednie napięcie robocze diody jest znacznie niższe niż napięcie zasilania, zastosowanie rezystora ograniczającego prowadzi do dużych strat. Energia elektryczna o wysokiej jakości i stabilności, z dokładnie odfiltrowanymi tętnieniami, dostarczana przez 3-5 typów zabezpieczeń zasilacza nie jest przekształcana w światło, lecz po prostu rozpraszana pasywnie w postaci ciepła.

W przypadku dużych mocy wyjściowych stosowane są następujące sterowniki kierowcy - Ograniczniki prądu o znamionowych wartościach prądu.

Użycie rezystora ograniczającego prąd do ustawienia parametrów pracy LED - to prosty i niezawodny sposób na zapewnienie optymalnego działania diod LED.

Przykłady wideo prostego obliczania rezystancji.

Jednak przy mocach diod przekraczających setki miliwatów trzeba stosować samodzielne lub wbudowane źródła lub sterowniki stabilizujące prąd.