Cum se calculează rezistența LED - formule cu exemple + calculator online
LED-urile de diferite nuanțe de culoare au tensiuni de funcționare directe diferite. Acestea sunt setate prin alegerea rezistenței de limitare a curentului a LED-ului. Pentru a aduce dispozitivul de iluminat în modul nominal, trebuie să alimentați joncțiunea p-n cu un curent de lucru. Pentru a face acest lucru, calculați rezistența pentru LED.
Tabel de tensiune LED în funcție de culoare
Tensiunile de funcționare ale LED-urilor sunt diferite. Ele depind de materialele joncțiunii p-n semiconductoare și sunt legate de lungimea de undă a emisiei de lumină, adică. nuanță de culoare strălucitoare.
Tabelul modurilor nominale ale diferitelor nuanțe de culoare pentru calcularea rezistenței de amortizare este prezentat mai jos.
| Culoare strălucitoare | Tensiune directă, V |
|---|---|
| Nuanțe de alb | 3–3,7 |
| roșu | 1,6-2,03 |
| Portocale | 2,03-2,1 |
| Galben | 2,1-2,2 |
| Verde | 2,2-3,5 |
| Albastru | 2,5-3,7 |
| violet | 2,8-4,04 |
| Infraroşu | Nu mai mult de 1,9 |
| UV | 3,1-4,4 |
Din tabel se vede că 3 volți pot porni emițători de toate tipurile de strălucire, cu excepția dispozitivelor cu o tentă albă, parțial violet și toate ultraviolete. Acest lucru se datorează faptului că trebuie să „cheltuiți” o parte din tensiunea de alimentare pentru a limita curentul prin cristal.
Cu surse de alimentare de 5, 9 sau 12 V, puteți alimenta diode individuale sau lanțurile lor în serie de 3 și 5-6 bucăți.
Lanțurile seriale reduc fiabilitatea dispozitivelor în care sunt utilizate cu aproximativ un factor corespunzător numărului de LED-uri. Și conexiunea paralelă crește fiabilitatea în aceeași proporție: 2 lanțuri - de 2 ori, 3 - 3 ori etc.
Dar durata de funcționare a acestora, fără precedent pentru sursele de lumină, de la 30-50 la 130-150 mii de ore, justifică scăderea fiabilității, deoarece. durata de viață a dispozitivului depinde de aceasta. Chiar și 30-50 de mii de ore de muncă pentru 5 ore pe zi - 4 ore seara și 1 dimineața în fiecare zi înseamnă 16-27 de ani de muncă. În acest timp, majoritatea lămpilor vor deveni învechite și vor fi eliminate. Prin urmare, conexiunea în serie este utilizată pe scară largă de toți producătorii de dispozitive LED.
Calculator online pentru calcularea LED-urilor
Pentru calculul automat, veți avea nevoie de următoarele date:
- sursa sau tensiunea de alimentare, V;
- tensiunea nominală directă a dispozitivului, V;
- curent nominal de operare direct, mA;
- numărul de LED-uri dintr-un lanț sau conectate în paralel;
- Schema de conexiuni LED(s).
Datele inițiale pot fi preluate din pașaportul diodei.
După ce le-ați introdus în ferestrele corespunzătoare ale calculatorului, faceți clic pe butonul „Calculați” și obțineți valoarea nominală a rezistenței și puterea acestuia.
Calculul valorii rezistorului-limitatorului de curent
În practică, sunt utilizate două tipuri de calcul - grafic, în funcție de caracteristica curent-tensiune a unei anumite diode, și matematic - în funcție de datele sale pașaport.
Pe imagine:
- E - o sursă de alimentare cu valoarea E la ieșire;
- "+" / "-" - polaritatea conexiunii LED: "+" - anod, prezentat sub formă de triunghi pe diagrame, "-" - catod, pe diagrame - o liniuță transversală;
- R – rezistenta limitatoare de curent;
- ULED - direct, este si tensiunea de functionare;
- eu - curent de funcționare prin dispozitiv;
- tensiunea pe rezistor se notează cu UR.
Apoi, schema de calcul va lua forma:
Calculați rezistența pentru a limita curentul. Voltaj U distribuite în lanț astfel:
U = UR + ULED sau UR + I×RLED, în volți,
Unde RLED- rezistenţa diferenţială internă a joncţiunii p-n.
Prin transformări matematice, obținem formula:
R = (U-ULED)/I, în Ohm.
valoarea ULED poate fi selectat din valorile pașapoartelor.
Să calculăm valoarea rezistenței de limitare a curentului pentru modelul Cree LED Cree XM–L, care are un recipient T6.
Datele sale pașaport: nominale tipice ULED = 2,9 V maxim ULED = 3,5 V, curent de funcționare euLED\u003d 0,7 A.
Pentru calcul folosim ULED = 2,9 V.
R = (U-ULED) / I \u003d (5-2,9) / 0,7 \u003d 3 Ohmi.
Valoarea calculată este de 3 ohmi. Selectăm un element cu o toleranță de precizie de ± 5%. Această precizie este mai mult decât suficientă pentru a seta punctul de operare la 700 mA.
Rotunjiți valoarea rezistenței. Acest lucru va reduce curentul, fluxul luminos al diodei și va crește fiabilitatea funcționării cu un regim termic mai blând al cristalului.
Calculați puterea disipată necesară pentru acest rezistor:
P = I² × R = 0,7² × 3 = 1,47 W
Pentru fiabilitate, o rotunjim la cea mai apropiată valoare mai mare - 2 wați.
Scheme în serie și paralele LED-urile sunt utilizate pe scară largă și arată caracteristicile acestor tipuri de conexiuni. Conectarea elementelor identice în serie împarte tensiunea sursei în mod egal între ele. Cu diferite rezistențe interne – proporțional cu rezistențele. Când este conectat în paralel, tensiunea este aceeași, iar curentul este invers proporțional cu rezistențele interne ale elementelor.
Când este conectat în serie LED
Când este conectată în serie, prima diodă din lanț este conectată de către anod la „+” al sursei de alimentare, iar de catod la anodul celei de-a doua diode. Și așa mai departe până la ultimul din lanț, al cărui catod este conectat la sursa "-". Curentul dintr-un circuit în serie este același în toate elementele sale. Acestea. prin orice dispozitiv de lumină este de aceeași mărime. Rezistența internă a deschisului, adică care emit cristal de lumină, este de zeci sau sute de ohmi. Dacă 15-20 mA curg prin circuit la o rezistență de 100 ohmi, atunci fiecare element va avea 1,5-2 V. Suma tensiunilor de pe toate dispozitivele ar trebui să fie mai mică decât cea a sursei de alimentare. Diferența este de obicei stinsă cu un rezistor special care îndeplinește două funcții:
- limitează curentul nominal de funcționare;
- furnizează LED-ului tensiunea nominală directă.
Când este conectat în paralel
Conexiunea în paralel se poate face în două moduri.
Imaginea de sus arată cum să o activați nu este de dorit. Cu această conexiune, o rezistență va asigura egalitatea curenților numai cu cristale ideale și aceeași lungime a firelor de plumb. Dar variația parametrilor dispozitivelor semiconductoare în timpul fabricării nu face posibilă realizarea lor la fel. Și alegerea acelorași - crește dramatic prețul. Diferența poate ajunge la 50-70% sau mai mult. După ce a asamblat structura, veți obține o diferență de strălucire de cel puțin 50-70%. În plus, defecțiunea unui emițător va schimba funcționarea tuturor: dacă circuitul este întrerupt, unul se va stinge, restul va străluci cu 33% și va începe să se încălzească mai mult. Supraîncălzirea va contribui la degradarea lor - o schimbare a umbrei strălucirii și o scădere a luminozității.
În cazul unui scurtcircuit ca urmare a supraîncălzirii și arderii cristalului, rezistența de limitare a curentului se poate defecta.
Opțiunea inferioară vă permite să setați punctul de funcționare dorit al oricărei diode, chiar și cu puterea lor nominală diferită.
Pentru o tensiune de 4,5 V, trei elemente LED și o rezistență de limitare a curentului sunt conectate în serie. Lanțurile rezultate sunt conectate în paralel. 20 mA curge prin fiecare diodă și 60 mA curg prin toate împreună. Pe fiecare dintre ele rezultă mai puțin de 1,5 V, iar pe limitatorul de curent - nu mai puțin de 0,2-0,5 V. Interesant, dacă utilizați o sursă de alimentare de 4,5 V, atunci numai diodele infraroșii pot lucra cu ea cu o tensiune directă de mai puțin de 1,5 V sau trebuie să creșteți alimentarea la cel puțin 5 V.
Conectarea directă în paralel a elementelor LED (partea superioară a circuitului) nu este recomandată din cauza împrăștierii parametrilor de 30-50% sau mai mult.Utilizați un circuit cu rezistențe individuale pentru fiecare diodă (partea inferioară) și conectați deja perechi de diodă-rezistor în paralel.
Când un LED
Rezistor pentru un singur LED se foloseste numai la puterile lor de pana la 50-100 mW. La valori mari ale puterii, randamentul circuitului de putere scade considerabil.
Dacă tensiunea de lucru directă a diodei este semnificativ mai mică decât tensiunea de alimentare, utilizarea unui rezistor limitator duce la pierderi mari. Puterea de înaltă calitate și stabilitate, cu ondulații atent filtrate, asigurată de 3-5 tipuri de protecție a sursei de alimentare nu este transformată în lumină, ci pur și simplu disipată pasiv sub formă de căldură.
La puteri mari merg șoferii – stabilizatoare de curent de valoare nominală.
Folosind un rezistor de limitare a curentului pentru a seta funcționarea Caracteristicile LED-ului este o modalitate simplă și fiabilă de a asigura funcționarea sa optimă.
Exemple video ale celui mai simplu calcul al rezistenței.
Dar cu o putere a diodei de peste o sută de miliwați, este necesar să se utilizeze surse autonome sau încorporate de stabilizare a curentului sau drivere.
