Hogyan kell kiszámítani az ellenállást a LED-ek számára - képletek példákkal + online kalkulátor

A különböző színárnyalatú LED-ek különböző közvetlen működési feszültséggel rendelkeznek. Ezeket a LED áramkorlátozó ellenállásának kiválasztásával határozzuk meg. Ahhoz, hogy a világítóeszköz névleges üzemmódba kerüljön, a p-n átmenetet üzemi árammal kell táplálni. Ez a LED ellenállásának kiszámításával történik.

A LED feszültségek táblázata a színtől függően

A LED-ek üzemi feszültségei eltérőek. Ezek a félvezető p-n átmenet anyagától függnek, és a fénykibocsátás hullámhosszával, azaz a fény színárnyalatával függnek össze.

Az alábbiakban látható a különböző színek névleges feszültségének táblázata a csillapítási ellenállás kiszámításához.

A táblázatból látható, hogy A 3 voltos feszültség minden típusú lumineszcencia kibocsátó tápellátására használható.kivéve a fehér árnyalatú, részben ibolyaszínű és teljesen ultraibolya színű eszközöket. Ez annak köszönhető, hogy a tápfeszültség egy részét "el kell költeni" a kristályon átfolyó áram korlátozására.

Az 5, 9 vagy 12 V-os tápegységekkel egyetlen dióda vagy 3 diódából álló láncok, illetve 5-6 dióda sorba kapcsolása lehetséges.

A daisy chain-ek a LED-ek számának körülbelül egyszorosával csökkentik azoknak az eszközöknek a megbízhatóságát, amelyekben használják őket. A párhuzamos összeköttetés ugyanilyen arányban növeli a megbízhatóságot: 2 lánc 2-szeresére, 3 3-szorosára stb.

A fényforrások esetében példátlan, 30-50-130-150 ezer üzemóra azonban indokolja a megbízhatóság csökkenését, hiszen az eszköz élettartama függ tőle. Akár 30-50 ezer órányi működés napi 5 órában - 4 óra este és 1 óra reggel minden nap - ez 16-27 éves üzemidő.. Ez idő alatt a legtöbb lámpatest elavulttá válik, és selejtezésre kerül. Ezért a soros csatlakozást széles körben használják az összes LED-eszköz gyártója.

Online LED számítási kalkulátor

Az automatikus számításhoz a következő adatokra lesz szükség:

• forrás vagy tápegység feszültsége, V;
• a készülék névleges egyenfeszültsége, V;
• Közvetlen névleges üzemi áram, mA;
• A LED-ek száma egy láncban vagy párhuzamosan csatlakoztatva;
• LED kapcsolási rajzáramkör(ök).

A nyers adatok a dióda adatlapjáról vehetők.

Miután beírta őket a számológép megfelelő ablakaiba, nyomja meg a "Számítás" gombot, és megkapja az ellenállás névleges értékét és teljesítményét.

Az áramkorlátozó ellenállás kiszámítása

A gyakorlatban kétféle számítási módot alkalmaznak: grafikus - a dióda feszültség-amper karakterisztikája szerint, és matematikai - a dióda névleges adatai szerint.

Az adó tápegységhez való csatlakoztatásának vázlata.

Ábra:

• Е - tápforrás, amelynek E értéke a kimeneten van;
• "+"/"-" - a LED-csatlakozás polaritása: "+" - anód, az ábrákon háromszöggel jelölve, "-" - katód, az ábrákon keresztvonallal jelölve;
• R - áramkorlátozó ellenállás;
• U_led - közvetlen, szintén üzemi feszültség;
• I - működési áram a készüléken keresztül;
• az ellenálláson átmenő feszültséget U_R.

Ezután a számítási áramkör így fog kinézni:

Az ellenállás kiszámításának sematikus ábrája.

Számítsa ki az áramkorlátozó ellenállást. A feszültség U az áramkörben a következőképpen oszlik meg:

U = U_R + U_led vagy U_R + I × R_led, voltban kifejezve,

ahol R_led- a p-n átmenet belső differenciális ellenállása.

Matematikai átalakítással megkapjuk a képletet:

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

Érték U_{U vezetett} az adatlapon szereplő értékekből választható ki.

Számítsuk ki az áramkorlátozó ellenállás értékét a Cree LED Cree XM-L modell Cree XM-L bin T6-os modelljéhez.

Műszaki jellemzői: Tipikus névleges U_LED = 2,9 V, max. U_LED = 3,5 V, működési áram I_LED=0,7 А.

A számításhoz a következőket használjuk U_LED = 2,9 В.

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

A számított érték 3 Ohm. Válasszon egy olyan elemet, amelynek pontossági tűrése ± 5 %. Ez a pontosság bőven elegendő ahhoz, hogy a működési pontot 700 mA-re állítsuk be.

Kerekítse felfelé az ellenállás értékét. Ez csökkenti az áramot, a dióda fényáramát, és a kristály kíméletesebb termikus üzemmódja révén növeli a működés megbízhatóságát.

Számítsa ki ennek az ellenállásnak a szükséges disszipációs teljesítményét:

P = I² × R = 0,7² × 3 = 1,47 W

A biztonság kedvéért a legközelebbi nagyobb értékre, 2 W-ra kerekítve.

Soros és párhuzamos kapcsolási sémák A LED-ek széles körben használatosak, és szemléltetik ezeknek a kapcsolatoknak a jellemzőit. Ha ugyanazokat az elemeket sorba kapcsoljuk, a forrásfeszültséget egyenlően osztjuk meg közöttük. Különböző belső ellenállások esetén arányos az ellenállásokkal. Párhuzamos kapcsolás esetén a feszültség azonos, az áram pedig fordítottan arányos az elemek belső ellenállásával.

LED-ekkel soros kapcsolásban

Soros kapcsolás esetén a lánc első diódájának anódja a tápegység "+"-jához, katódja pedig a második dióda anódjához csatlakozik. És így tovább a lánc utolsó diódájáig, amelynek katódja a tápegység "-"-jához van csatlakoztatva. A soros áramkörben az áram minden elemében azonos. Vagyis bármely fényeszközön keresztül ugyanolyan nagyságú. A nyitott belső ellenállás, ill. a fénykibocsátó kristályban több tíz vagy több száz ohm. Ha 100 ohm ellenállás mellett 15-20 mA áramlik az áramkörön keresztül, akkor minden elemen 1,5-2 V lesz. Az összes eszközön mért feszültségek összegének kisebbnek kell lennie, mint a tápegység feszültségének. A különbséget általában egy speciális ellenállással csillapítják, amelynek két funkciója van:

• Korlátozza a névleges működési áramot;
• Megadja a névleges előremenő feszültséget a LED-en.

Olvassa el továbbá

LED csatlakoztatása 12 voltra

 

Párhuzamos kapcsolás esetén

A párhuzamos csatlakoztatás kétféleképpen történhet.

A párhuzamos csatlakozás kapcsolási rajza.

A felső képen látható, hogy a kapcsolat nem kívánatos. Ezzel a kapcsolással az azonos ellenállás csak akkor biztosítja az áramok egyenlőségét, ha a kristályok tökéletesek és a tápvezetékek hossza azonos. A félvezető eszközök paramétereinek szórása a gyártás során azonban nem teszi lehetővé, hogy azonosak legyenek. Az azonosak kiválasztása pedig drasztikusan megnöveli az árat. A különbség akár 50-70%-os vagy még nagyobb is lehet.. A kialakítás összeszerelésével legalább 50-70%-os különbség lesz a lumineszcenciában. Ráadásul egy radiátor meghibásodása megváltoztatja az összes radiátor működését: ha az áramkör megszakad, az egyik kialszik, a többi 33%-kal fényesebben világít és melegebb lesz. A túlmelegedés hozzájárul a romlásukhoz - az izzás árnyalatának megváltozásához és a fényerő csökkenéséhez.

A kristály túlmelegedése és leégése miatti rövidzárlat esetén az áramkorlátozó ellenállás meghibásodhat.

Az alsó változat lehetővé teszi bármelyik dióda helyes működési pontjának beállítását, még akkor is, ha azok különböző teljesítményűek.

Eszközök soros-párhuzamos kapcsolásának áramköre.

Három LED elem és egy áramkorlátozó ellenállás sorba van kötve 4,5 V-on. Az így kapott láncok párhuzamosan vannak összekötve. Minden egyes dióda 20 mA-t és együttesen 60 mA-t vezet. Mindegyiknél kevesebb mint 1,5V-ot kapunk, az áramkorlátozónál pedig legalább 0,2-0,5V-ot. Érdekes módon, ha 4,5V-os tápegységet használsz, csak olyan infravörös diódák működhetnek vele, amelyek egyenfeszültsége kisebb, mint 1,5V, vagy legalább 5V-ra kell növelni a tápegységet.

A LED-elemek közvetlen párhuzamos összekapcsolása (az áramkör felső része) nem ajánlott a paraméterek 30-50%-os vagy annál nagyobb eltérése miatt. Használjon olyan sémát, amelyben minden egyes dióda számára külön ellenállást (alsó rész) és kapcsolja párhuzamosan a diódaellenállás-párokat.

Ha egyetlen LED

Ellenállás egyetlen LED-hez csak 50-100 mW teljesítményig használható.. Nagyobb teljesítményértékeknél a tápáramkör hatásfoka észrevehetően csökken.

Ha a dióda közvetlen üzemi feszültsége sokkal alacsonyabb, mint a tápfeszültség, a korlátozó ellenállás használata nagy veszteségekhez vezet. A magas minőségű és stabil, gondosan szűrt hullámzással rendelkező, 3-5 féle tápegység-védelem által biztosított villamos energia nem alakul át fénnyé, hanem egyszerűen passzívan hő formájában elvezetésre kerül.

A nagy teljesítményű kimenetekhez a következő meghajtókat használják vezetők - Névleges névleges áramerősségű áramkorlátozók.

Egy áramkorlátozó ellenállás használata az üzemi érték beállításához LED - egyszerű és megbízható módja a LED optimális működésének biztosításának.

Videópéldák egy egyszerű ellenállásszámításhoz.

Több száz milliwatt feletti diódateljesítmény esetén azonban önálló vagy beépített áramstabilizáló forrásokat vagy meghajtókat kell használni.