Как да изчислим резистора за светодиоди - формули с примери + онлайн калкулатор

Светодиодите с различни цветови нюанси имат различно директно работно напрежение. Те се определят чрез избор на съпротивлението на светодиода за ограничаване на тока. За да се приведе светлинното устройство в номинален режим на работа, p-n преходът трябва да се захрани с работен ток. Това става, като се изчисли резисторът за светодиода.

Таблица на напреженията на светодиодите в зависимост от цвета

Работните напрежения на светодиодите са различни. Те зависят от материалите на полупроводниковия p-n преход и са свързани с дължината на вълната на светлинното излъчване, т.е. с оттенъка на цвета на светлината.

По-долу е показана таблица с номиналните напрежения на различните цветове за изчисляване на съпротивлението на затихване.

От таблицата се вижда, че 3 волта могат да се използват за захранване на излъчватели на всички видове луминесценция.с изключение на устройства с бял оттенък, частично виолетови и изцяло ултравиолетови. Това се дължи на факта, че част от захранващото напрежение трябва да се "изразходва" за ограничаване на тока през кристала.

Със захранващи устройства с напрежение 5, 9 или 12 V могат да се захранват единични диоди или вериги от 3 и 5 до 6 последователно свързани диода.

Веригите от вериги намаляват надеждността на устройствата, в които се използват, приблизително в пъти в сравнение с броя на светодиодите. Паралелното свързване увеличава надеждността в същата пропорция: 2 вериги с коефициент 2, 3 с коефициент 3 и т.н.

Въпреки това, безпрецедентни за светлинни източници, 30-50 до 130-150 хиляди часа оправдават спада в надеждността, тъй като животът на устройството зависи от него. Дори 30-50 хиляди часа работа при 5 часа на ден - 4 часа вечер и 1 час сутрин всеки ден - това са 16 до 27 години работа. През това време повечето осветителни тела ще излязат от употреба и ще бъдат бракувани. Затова серийното свързване се използва широко от всички производители на LED устройства.

Онлайн калкулатор за изчисляване на LED

За автоматичното изчисление ще са необходими следните данни:

• напрежение на източника или захранването, V;
• номинално директно напрежение на устройството, V;
• Директен номинален работен ток, mA;
• Брой светодиоди във верига или свързани паралелно;
• Схема на свързване на LEDверига(и).

Суровите данни могат да бъдат взети от информационния лист на диода.

След като ги въведете в съответните прозорци на калкулатора, натиснете "Изчисли" и ще получите номиналната стойност на резистора и неговата мощност.

Изчисляване на резистора за ограничаване на тока

В практиката се използват два вида изчисления - графично - според волт-амперната характеристика на диода, и математическо - според номиналните му данни.

Схема за свързване на предавателя към захранването.

Фиг:

• Е - източник на захранване, който има стойност E на изхода;
• "+"/"-" - полярността на свързване на светодиода: "+" - анод, показан с триъгълник на схемите, "-" - катод, показан с кръстосано тире на схемите;
• R - съпротивление за ограничаване на тока;
• U_доведе - директно, също и работно напрежение;
• I - работен ток през устройството;
• обозначаваме напрежението върху резистора като U_R.

Тогава веригата за изчисление ще изглежда така:

Схема за изчисляване на резистора.

Изчислете резистора за ограничаване на тока. Напрежението U във веригата ще бъдат разпределени, както следва:

U = U_R + U_доведе или U_R + I × R_доведе, във волтове,

където R_доведе- е вътрешното диференциално съпротивление на p-n прехода.

Чрез математическо преобразуване получаваме формулата:

R = (U-U_доведе)/I, в Ohm.

Стойност U_{U доведе} може да се избере от стойностите в информационния лист.

Нека да изчислим стойността на резистора за ограничаване на тока за модела светодиод Cree XM-L с бин T6.

Спецификации: Типична номинална стойност U_LED = 2,9 V, макс. U_LED = 3,5 V, работен ток I_LED=0,7 А.

За изчисление използваме U_LED = 2,9 В.

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

Изчислената стойност е 3 Ohm. Изберете елемент с толеранс на точността ±5 %. Тази точност е повече от достатъчна, за да се определи работната точка на 700 mA.

Закръглете стойността на съпротивлението нагоре. Това ще намали тока, светлинния поток на диода и ще повиши надеждността на работата чрез по-щадящ термичен режим на кристала.

Изчислете необходимата разсейвана мощност за този резистор:

P = I² × R = 0,7² × 3 = 1,47 W

Закръглете до най-близката по-висока стойност - 2 W, за да сте сигурни.

Схеми за серийно и паралелно свързване Светодиодите са широко използвани и илюстрират характеристиките на тези връзки. При последователно свързване на едни и същи елементи напрежението на източника се разпределя поравно между тях. При различни вътрешни съпротивления тя е пропорционална на съпротивленията. При паралелно свързване напрежението е едно и също, а токът е обратно пропорционален на вътрешните съпротивления на елементите.

С последователно свързване на светодиодите

При последователно свързване анодът на първия диод във веригата е свързан към "+" на захранването, а катодът му - към анода на втория диод. И така нататък до последния диод във веригата, чийто катод е свързан към "-" на захранването. Токът в една последователна верига е еднакъв във всички нейни елементи. Това означава, че тя е с една и съща величина през всяко светлинно устройство. Вътрешното съпротивление на отворен, т.е. на светлоизлъчващия кристал е в десетки или стотици оми. Ако през веригата протичат 15-20 mA при съпротивление 100 ома, на всеки елемент ще има 1,5-2 V. Сумата от напреженията на всички устройства трябва да е по-малка от тази на захранването. Разликата обикновено се гаси от специален резистор, който има две функции:

• Ограничава номиналния работен ток;
• Осигурява номиналното напрежение в права посока на светодиода.

Прочетете също

Свързване на светодиод към 12 волта

 

При паралелна връзка

Паралелната връзка може да се осъществи по два начина.

Паралелна схема на свързване.

Горната снимка показва, че връзката не е желателна. При това свързване еднаквото съпротивление ще осигури равенство на токовете само когато кристалите са идеални и дължината на захранващите проводници е еднаква. Но разсейването на параметрите на полупроводниковите устройства по време на производството не позволява те да бъдат идентични. А избирането на едни и същи продукти увеличава цената драстично. Разликата може да достигне 50-70% или повече. При сглобяване на конструкцията ще получите поне 50-70% разлика в луминесценцията. Освен това повредата на един радиатор ще промени работата на всички радиатори: ако веригата е прекъсната, един ще изгасне, а другите ще светят с 33% по-ярко и ще станат по-горещи. Прегряването ще допринесе за влошаването на качеството им - промяна в нюанса на светене и намаляване на яркостта.

В случай на късо съединение, дължащо се на прегряване и изгаряне на кристала, токоограничаващият резистор може да откаже.

По-ниският вариант позволява да се зададе правилната работна точка на всеки диод, дори ако той има различна номинална мощност.

Схема на последователно-паралелно свързване на устройства.

Три светодиодни елемента и един токоограничаващ резистор са свързани последователно при напрежение 4,5 V. Получените вериги се свързват паралелно. Всеки диод пренася 20 mA, а всички заедно - 60 mA. При всеки от тях получавате по-малко от 1,5 V, а при ограничителя на тока - поне 0,2-0,5 V. Интересно е, че ако използвате захранване 4,5 V, с него могат да работят само инфрачервени диоди с директно напрежение, по-малко от 1,5 V, или трябва да увеличите захранването до поне 5 V.

Не се препоръчва директно паралелно свързване на светодиодни елементи (горната част на веригата) поради вариации на параметрите с 30-50% и повече. Използвайте схема с индивидуални резистори за всеки диод (долната част) и свържете паралелно двойките диоди-резистори.

Когато един светодиод

Резистор за един светодиод се използва само за мощности до 50-100 mW. При по-високи стойности на мощността ефективността на силовата верига намалява значително.

Ако директното работно напрежение на диода е много по-ниско от захранващото напрежение, използването на ограничителен резистор води до големи загуби. Електричеството с високо качество и стабилност, с внимателно филтрирани пулсации, осигурено от 3-5 вида защита на захранването, не се превръща в светлина, а просто се разсейва пасивно като топлина.

За високи мощности се използват следните драйвери шофьори - Ограничители на тока с номинални стойности на тока.

Използване на резистор за ограничаване на тока за задаване на работния LED - е прост и надежден начин за осигуряване на оптимална работа на светодиода.

Видео примери за просто изчисляване на съпротивлението.

Но за диоди с мощност над сто миливата трябва да се използват самостоятелни или вградени източници или драйвери за стабилизиране на тока.