Jak vypočítat odpor pro LED diody - vzorce s příklady + online kalkulačka

LED diody různých barevných odstínů mají různá přímá provozní napětí. Ty se určují volbou proudového omezovacího odporu LED. Aby bylo světelné zařízení uvedeno do jmenovitého provozu, musí být p-n přechod napájen provozním proudem. To se provádí výpočtem odporu pro LED.

Tabulka napětí LED v závislosti na barvě

Provozní napětí LED se liší. Závisí na materiálu polovodičového p-n přechodu a souvisí s vlnovou délkou světelné emise, tj. s odstínem barvy světla.

Níže je uvedena tabulka jmenovitých napětí různých barev pro výpočet tlumicího odporu.

Z tabulky je patrné, že 3 V lze použít k napájení zářičů všech typů luminiscence.s výjimkou zařízení s bílým odstínem, částečně fialovým a veškerým ultrafialovým. To je způsobeno tím, že část napájecího napětí musí být "spotřebována" na omezení proudu procházejícího krystalem.

Pomocí napájecích zdrojů 5, 9 nebo 12 V lze napájet jednotlivé diody nebo řetězce 3 a 5 až 6 diod v sérii.

Řetězce snižují spolehlivost zařízení, v nichž jsou použity, přibližně na násobek počtu LED diod. Paralelní zapojení zvyšuje spolehlivost ve stejném poměru: 2 řetězce 2krát, 3krát atd.

Nicméně, bezprecedentní pro světelné zdroje, 30-50 až 130-150 tisíc hodin ospravedlnit pokles spolehlivosti, protože životnost zařízení závisí na něm. I 30-50 tisíc hodin provozu při 5 hodinách denně - 4 hodiny večer a 1 hodinu ráno každý den - to je 16 až 27 let provozu.. Během této doby většina svítidel zastará a bude vyřazena. Sériové zapojení proto hojně využívají všichni výrobci LED zařízení.

Online kalkulačka pro výpočet LED

K automatickému výpočtu jsou zapotřebí následující údaje:

• zdroj nebo napájecí napětí, V;
• jmenovité stejnosměrné napětí zařízení, V;
• Přímý jmenovitý provozní proud, mA;
• Počet LED diod v řetězci nebo zapojených paralelně;
• Schéma zapojení LEDobvod(y).

Surové údaje lze získat z datového listu diody.

Po jejich zadání do příslušných oken kalkulačky stiskněte tlačítko "Vypočítat" a získáte jmenovitou hodnotu rezistoru a jeho výkon.

Výpočet proudového omezovacího odporu

V praxi se používají dva typy výpočtu - grafický - podle voltampérové charakteristiky diody a matematický - podle jejích jmenovitých údajů.

Schéma připojení vysílače k napájení.

Obr:

• Е - zdroj napájení, který má na výstupu hodnotu E;
• "+"/"-" - polarita připojení LED: "+" - anoda, na schématech znázorněna trojúhelníkem, "-" - katoda, na schématech znázorněna pomlčkou;
• R - proudový omezovací odpor;
• U_vedl - přímé, také provozní napětí;
• I - provozní proud zařízením;
• označujeme napětí na rezistoru jako U_R.

Pak bude obvod pro výpočet vypadat takto:

Schéma pro výpočet odporu.

Vypočítejte proudový omezovací odpor. Napětí U v obvodu se rozdělí takto:

U = U_R + U_vedl nebo U_R + I × R_vedl, ve voltech,

kde R_vedl- je vnitřní diferenciální odpor p-n přechodu.

Matematickým převodem získáme vzorec:

R = (U-U_vedl)/I, v Ohmech.

Hodnota U_{U vedl} lze vybrat z hodnot uvedených v datovém listu.

Vypočítejme hodnotu proudového omezovacího odporu pro model LED Cree XM-L s binem T6.

Jeho specifikace: Typická jmenovitá hodnota U_LED = 2,9 V, max. U_LED = 3,5 V, provozní proud I_LED=0,7 А.

Pro výpočet používáme U_LED = 2,9 В.

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

Vypočtená hodnota je 3 Ohm. Vyberte prvek s tolerancí přesnosti ±5 %. Tato přesnost je více než dostatečná pro nastavení pracovního bodu na 700 mA.

Hodnotu odporu zaokrouhlete nahoru. Tím se sníží proud, světelný tok diody a zvýší spolehlivost provozu díky šetrnějšímu tepelnému režimu krystalu.

Vypočítejte požadovaný ztrátový výkon tohoto rezistoru:

P = I² × R = 0,7² × 3 = 1,47 W

Pro jistotu zaokrouhlete nahoru na nejbližší vyšší hodnotu 2 W.

Sériové a paralelní zapojení LED diody jsou široce používané a ilustrují vlastnosti těchto připojení. Sériové zapojení stejných prvků rozděluje napětí zdroje rovnoměrně mezi ně. Při různých vnitřních odporech je úměrná odporům. Při paralelním zapojení je napětí stejné a proud je nepřímo úměrný vnitřním odporům prvků.

S LED diodami v sériovém zapojení

Při sériovém zapojení je anoda první diody v řetězci připojena k "+" zdroje a její katoda k anodě druhé diody. A tak dále až k poslední diodě v řetězci, jejíž katoda je připojena k "-" zdroje. Proud v sériovém obvodu je ve všech jeho prvcích stejný. To znamená, že má stejnou velikost přes jakékoliv světelné zařízení. Vnitřní odpor otevřeného, tj. krystalu vyzařujícího světlo se pohybuje v desítkách nebo stovkách ohmů. Pokud obvodem při odporu 100 ohmů protéká proud 15-20 mA, bude na každém prvku napětí 1,5-2 V. Součet napětí na všech zařízeních musí být menší než napětí zdroje. Rozdíl se obvykle tlumí speciálním rezistorem, který má dvě funkce:

• Omezuje jmenovitý provozní proud;
• Udává jmenovité dopředné napětí na LED.

Přečtěte si také

Připojení LED diody na 12 V

 

V paralelním zapojení

Paralelní připojení lze provést dvěma způsoby.

Schéma zapojení paralelního připojení.

Na horním obrázku je vidět, že připojení není žádoucí. Při tomto zapojení zajistí stejný odpor rovnost proudů pouze tehdy, jsou-li krystaly dokonalé a délka přívodních vodičů stejná. Rozptyl parametrů polovodičových součástek při výrobě však neumožňuje, aby byly identické. A výběr stejných výrazně zvyšuje cenu. Rozdíl může činit až 50-70 % nebo více.. Sestavením konstrukce získáte nejméně 50-70% rozdíl v luminiscenci. Kromě toho porucha jednoho radiátoru změní provoz všech radiátorů: pokud je obvod přerušen, jeden zhasne, ostatní budou svítit o 33 % jasněji a budou teplejší. Přehřátí přispívá k jejich degradaci - změně odstínu záře a snížení jasu.

V případě zkratu způsobeného přehřátím a spálením krystalu může dojít k selhání proudového omezovacího odporu.

Nižší varianta umožňuje nastavit správný pracovní bod libovolné diody, i když mají různý jmenovitý výkon.

Zapojení sériového a paralelního zapojení zařízení.

Tři LED prvky a jeden proudový omezovací rezistor jsou zapojeny do série při napětí 4,5 V. Vzniklé řetězce jsou zapojeny paralelně. Každá dioda přenáší 20 mA a všechny dohromady 60 mA. Na každém z nich dostanete méně než 1,5 V a na proudovém omezovači nejméně 0,2-0,5 V. Zajímavé je, že pokud použijete napájecí zdroj 4,5 V, mohou s ním pracovat pouze infračervené diody s přímým napětím nižším než 1,5 V, nebo je třeba zvýšit napětí zdroje alespoň na 5 V.

Přímé paralelní zapojení prvků LED (horní část obvodu) se nedoporučuje z důvodu kolísání parametrů o 30-50 % a více. Použijte schéma s jednotlivými rezistory pro každou diodu (spodní část) a zapojte již paralelně dvojice dioda-rezistor.

Když se rozsvítí jedna LED dioda

Rezistor pro jednu LED diodu se používá pouze pro výkony do 50-100 mW.. Při vyšších hodnotách výkonu účinnost výkonového obvodu znatelně klesá.

Pokud je přímé pracovní napětí diody mnohem nižší než napájecí napětí, vede použití omezovacího rezistoru k vysokým ztrátám. Elektrická energie vysoké kvality a stability s pečlivě filtrovaným zvlněním, kterou poskytuje 3-5 typů ochrany napájení, se nepřeměňuje na světlo, ale jednoduše se pasivně odvádí jako teplo.

Pro vysoké výkony se používají následující ovladače. řidiči - Omezovače proudu se jmenovitými proudovými hodnotami.

Použití proudového omezovacího rezistoru k nastavení provozního stavu LED - je jednoduchý a spolehlivý způsob, jak zajistit optimální provoz LED.

Videoukázky jednoduchého výpočtu odporu.

Pro výkony diod nad sto miliwattů je však třeba použít samostatné nebo vestavěné zdroje nebo ovladače stabilizující proud.