Sådan beregner du modstanden til lysdioder - formler med eksempler + online lommeregner

Lysdioder af forskellige farvenuancer har forskellige direkte driftsspændinger. Disse bestemmes ved at vælge LED'ens strømbegrænsende modstand. For at bringe lygtenheden op til nominel drift skal p-n-forbindelsen aktiveres med driftsstrøm. Dette gøres ved at beregne modstanden for LED'en.

Tabel over LED-spændinger afhængigt af farven

Drifts-LED-spændingerne er forskellige. De afhænger af materialerne i halvlederens p-n-forbindelse og er relateret til bølgelængden af lysemissionen, dvs. lysfarvens nuance.

Nedenfor er vist en tabel over de forskellige farvers nominelle spændinger til beregning af dæmpningsmodstanden.

Det fremgår af tabellen, at 3 volt kan bruges til at forsyne emittere af alle typer luminescensbortset fra anordninger med hvidt skær, delvist violet og helt ultraviolet. Dette skyldes, at en del af strømforsyningsspændingen skal "bruges" for at begrænse strømmen gennem krystallet.

Med 5, 9 eller 12 V strømforsyning kan der anvendes strøm til enkelte dioder eller kæder af 3 og 5 til 6 dioder i serie.

Daisy chains reducerer pålideligheden af de enheder, hvori de anvendes, med ca. en faktor svarende til antallet af lysdioder. Parallelle forbindelser øger pålideligheden i samme forhold: 2 kæder med en faktor 2, 3 med en faktor 3 osv.

Men hidtil usete for lyskilder, 30-50 til 130-150 tusind timer retfærdiggør faldet i pålidelighed, da enhedens levetid afhænger af det. Selv 30-50 tusind timers drift ved 5 timer om dagen - 4 timer om aftenen og 1 om morgenen hver dag - det svarer til 16-27 års drift. I løbet af denne periode vil de fleste armaturer blive forældede og vil blive skrottet. Derfor anvendes serieforbindelse i vid udstrækning af alle fabrikanter af LED-enheder.

Online LED-beregningsberegner

Følgende data er nødvendige for den automatiske beregning:

• kilde- eller strømforsyningsspænding, V;
• enhedens nominelle jævnspænding, V;
• Direkte nominel driftstrøm, mA;
• Antal lysdioder i en kæde eller parallelt forbundet;
• LED-ledningsdiagramkredsløb(er).

De rå data kan tages fra diodens datablad.

Når du har indtastet dem i de relevante vinduer i lommeregneren, skal du trykke på "Calculate", og du får modstandens nominelle værdi og dens effekt.

Beregning af den strømbegrænsende modstand

I praksis anvendes der to typer beregninger - grafisk - i henhold til diodens volt-amperekarakteristik og matematisk - i henhold til dens nominelle data.

Skematisk diagram til tilslutning af senderen til strømforsyningen.

Fig:

• Е - strømforsyningskilde, som har E-værdi ved udgangen;
• "+"/"-" - polariteten af LED-forbindelsen: "+" - anode, vist med en trekant på diagrammerne, "-" - katode, vist med en tværstribe på diagrammerne;
• R - strømbegrænsende modstand;
• U_led - direkte, også driftsspænding;
• I - driftsstrøm gennem enheden;
• betegner vi spændingen over modstanden som U_R.

Så vil kredsløbet til beregning se ud som følger:

Skematisk diagram til beregning af modstanden.

Beregn den strømbegrænsende modstand. Spændingen U i kredsløbet vil blive fordelt som følger:

U = U_R + U_led eller U_R + I × R_led, i volt,

hvor R_led- er p-n-forbindelsens interne differentialmodstand.

Ved matematisk omregning får vi formlen:

R = (U-U-U_led)/I, i Ohm.

Værdi U_{U førte} kan vælges ud fra værdierne i databladet.

Lad os beregne den strømbegrænsende modstandsværdi for Cree LED-modellen Cree XM-L med bin T6.

Dens specifikationer: Typisk nominel U_LED = 2,9 V, max. U_LED = 3,5 V, driftstrøm I_LED=0,7 А.

Til beregning anvender vi U_LED = 2,9 В.

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

Den beregnede værdi er 3 Ohm. Vælg et element med en nøjagtighedstolerance på ± 5 %. Denne nøjagtighed er mere end nok til at indstille driftspunktet til 700 mA.

Afrund modstandsværdien opad. Dette vil reducere strømmen og lysstrømmen i dioden og øge driftssikkerheden ved en mere skånsom termisk tilstand af krystallet.

Beregn den nødvendige effektforbrug for denne modstand:

P = I² × R = 0,7² × 3 = 1,47 W

Afrundet opad til nærmeste højere værdi, 2 W, for at være sikker.

Serie- og parallelforbindelsesordninger Lysdioder er meget udbredte og illustrerer disse forbindelsers egenskaber. Ved at forbinde de samme elementer i serie fordeles kildespændingen ligeligt mellem dem. Med forskellige interne modstande er den proportional med modstanden. Ved parallelforbindelse er spændingen den samme, og strømmen er omvendt proportional med elementernes indre modstande.

Med LED'er i serieforbindelse

I en serieforbindelse har den første diode i kæden sin anode forbundet til "+"-strømkilden og sin katode til anoden på den anden diode. Og så videre indtil den sidste diode i kæden, hvis katode er forbundet til strømforsyningens "-". Strømmen i et seriekredsløb er den samme i alle dets elementer. Det vil sige, at den er af samme størrelsesorden gennem enhver lysanordning. Den indre modstand af en åben, dvs. af den lysemitterende krystal er på nogle ti eller hundrede ohm. Hvis der strømmer 15-20 mA gennem kredsløbet ved en modstand på 100 ohm, vil der være 1,5-2 V ved hvert element. Summen af spændingerne på alle enhederne skal være mindre end strømforsyningens spænding. Forskellen dæmpes normalt af en særlig modstand, som har to funktioner:

• Begrænser den nominelle driftstrøm;
• Angiver den nominelle fremadrettede spænding ved LED'en.

Læs også

Tilslutning af en LED til 12 volt

 

I parallelforbindelse

Parallelforbindelse kan udføres på to måder.

Ledningsdiagrammet for parallelforbindelsen.

Det øverste billede viser, at forbindelsen ikke er ønskværdig. Med denne forbindelse vil den samme modstand kun sikre ens strømme, når krystallerne er perfekte og længden af forsyningslederne er ens. Men spredningen af parametre for halvlederkomponenter under fremstillingen gør det ikke muligt at gøre dem identiske. Og hvis man vælger de samme, stiger prisen dramatisk. Forskellen kan være så stor som 50-70 % eller mere. Ved at samle designet får du mindst 50-70 % forskel i lysstyrke. Desuden vil en fejl i en radiator ændre driften af alle radiatorerne: Hvis kredsløbet er brudt, vil en af dem gå ud, de andre vil lyse 33 % lysere og blive varmere. Overophedning vil bidrage til deres nedbrydning - en ændring i glødeskalaen og en reduktion i lysstyrken.

I tilfælde af kortslutning på grund af overophedning og forbrænding af krystallet kan den strømbegrænsende modstand svigte i tilfælde af kortslutning.

Den lavere variant gør det muligt at indstille det rigtige driftspunkt for enhver diode, selv om de har forskellige effektværdier.

Kredsløb med serie-parallelforbindelse af enheder.

Tre LED-elementer og en strømbegrænsende modstand er serieforbundet ved 4,5 V. De resulterende kæder er forbundet parallelt. Hver diode kan overføre 20 mA og tilsammen 60 mA. Ved hver af dem får du mindre end 1,5V, og ved strømbegrænseren mindst 0,2-0,5V. Det er interessant, at hvis du bruger en strømforsyning på 4,5 V, kan kun infrarøde dioder med en direkte spænding på under 1,5 V fungere med den, eller du skal øge strømforsyningen til mindst 5 V.

Direkte parallelforbindelse af LED-elementer (øverste del af kredsløbet) anbefales ikke på grund af variationen af parametrene med 30-50 % og mere. Brug et skema med individuelle modstande for hver diode (nederste del) og forbind allerede diode-modstandspar parallelt.

Når en enkelt LED

Resistor til en enkelt LED anvendes kun til ydelser på op til 50-100 mW. Ved højere effektværdier falder effektiviteten af effektkredsløbet mærkbart.

Hvis diodens direkte driftsspænding er meget lavere end strømforsyningsspændingen, fører brugen af en begrænsningsmodstand til store tab. Elektricitet af høj kvalitet og stabilitet med omhyggeligt filtreret ripple, som leveres af 3-5 typer strømforsyningsbeskyttelse, omdannes ikke til lys, men afgives blot passivt som varme.

Til høje effektudgange anvendes følgende drivere drivere - Strømbegrænsere med nominelle strømværdier.

Brug af en strømbegrænsningsmodstand til at indstille drifts LED - er en enkel og pålidelig måde at sikre optimal LED-drift på.

Videoeksempler på en simpel modstandsberegning.

Men med diodeeffekt på over hundreder af milliwatt skal du bruge selvstændige eller indbyggede strømstabiliseringskilder eller drivere.