Come calcolare la resistenza per i LED - formule con esempi + calcolatrice online
I LED di diverse tonalità di colore hanno diverse tensioni operative dirette. Questi sono determinati dalla scelta della resistenza di limitazione della corrente del LED. Per portare il dispositivo luminoso al funzionamento nominale, la giunzione p-n deve essere alimentata con corrente di esercizio. Questo viene fatto calcolando la resistenza per il LED.
Tabella delle tensioni dei LED a seconda del colore
Le tensioni operative dei LED sono diverse. Dipendono dai materiali della giunzione p-n del semiconduttore e sono legati alla lunghezza d'onda di emissione della luce, cioè la tonalità del colore della luce.
Una tabella delle tensioni nominali dei diversi colori per il calcolo della resistenza di smorzamento è riportata di seguito.
| Colore della luminescenza | Tensione diretta, V |
|---|---|
| Tonalità di bianco | 3–3,7 |
| Rosso | 1,6-2,03 |
| Arancione | 2,03-2,1 |
| Giallo | 2,1-2,2 |
| Verde | 2,2-3,5 |
| Blu | 2,5-3,7 |
| Viola | 2,8-4,04 |
| Infrarossi | Non più dell'1,9 |
| Ultravioletto | 3,1-4,4 |
Dalla tabella si può vedere che 3 volt possono essere utilizzati per alimentare emettitori di tutti i tipi di luminescenzaad eccezione dei dispositivi con una tinta bianca, parzialmente violetta e tutta ultravioletta. Questo è dovuto al fatto che una parte della tensione di alimentazione deve essere "spesa" per limitare la corrente attraverso il cristallo.
Con alimentazioni da 5, 9 o 12 V, si possono alimentare diodi singoli o catene di 3 e da 5 a 6 diodi in serie.
Le catene a margherita riducono l'affidabilità dei dispositivi in cui sono utilizzati di circa un fattore del numero di LED. Il collegamento in parallelo aumenta l'affidabilità nella stessa proporzione: 2 catene di un fattore 2, 3 di un fattore 3, ecc.
Tuttavia, senza precedenti per le fonti di luce, 30-50 a 130-150 mila ore giustificano il calo di affidabilità, poiché la vita del dispositivo dipende da esso. Anche 30-50 mila ore di funzionamento a 5 ore al giorno - 4 ore la sera e 1 la mattina ogni giorno - sono da 16 a 27 anni di funzionamento. Durante questo periodo la maggior parte degli apparecchi diventerà obsoleta e verrà rottamata. Pertanto, il collegamento in serie è ampiamente utilizzato da tutti i produttori di dispositivi LED.
Calcolatrice online per il calcolo dei LED
I seguenti dati saranno necessari per il calcolo automatico:
- fonte o tensione di alimentazione, V;
- tensione diretta nominale del dispositivo, V;
- Corrente d'esercizio nominale diretta, mA;
- Numero di LED in una catena o collegati in parallelo;
- Schema di cablaggio LEDcircuito(i).
I dati grezzi possono essere presi dalla scheda tecnica del diodo.
Dopo averli inseriti nelle finestre appropriate della calcolatrice premete "Calculate" e otterrete il valore nominale della resistenza e la sua potenza.
Calcolo della resistenza di limitazione della corrente
In pratica si usano due tipi di calcolo - grafico - secondo la caratteristica volt-ampere di un diodo e matematico - secondo i suoi dati nominali.
Fig:
- Е - fonte di alimentazione, che ha valore E all'uscita;
- "+"/"-" - la polarità della connessione del LED: "+" - anodo, mostrato con un triangolo sui diagrammi, "-" - catodo, mostrato con un trattino a croce sui diagrammi;
- R - resistenza di limitazione della corrente;
- Uled - diretto, anche tensione di funzionamento;
- I - corrente di funzionamento attraverso il dispositivo;
- denotiamo la tensione attraverso il resistore come UR.
Allora il circuito per il calcolo sarà simile:
Calcolare la resistenza di limitazione della corrente. La tensione U nel circuito sarà distribuito come segue:
U = UR + Uled o UR + I × Rled, in volt,
dove Rled- è la resistenza differenziale interna della giunzione p-n.
Per conversione matematica si ottiene la formula:
R = (U-Uled)/I, in Ohm.
Valore UU ha portato può essere selezionato dai valori della scheda tecnica.
Calcoliamo il valore del resistore limitatore di corrente per il LED Cree modello Cree XM-L con bin T6.
Le sue specifiche: nominale tipico ULED = 2,9 V, max. ULED = 3,5 V, corrente di funzionamento ILED=0,7 А.
Per il calcolo usiamo ULED = 2,9 В.
R = (U-Uled)/I = (5-2,9)/0,7 = 3 Ohm.
Il valore calcolato è 3 Ohm. Selezionare un elemento con una tolleranza di precisione di ± 5 %. Questa precisione è più che sufficiente per impostare il punto di funzionamento a 700 mA.
Arrotondare il valore della resistenza. Questo ridurrà la corrente, il flusso luminoso del diodo e aumenterà l'affidabilità del funzionamento attraverso una modalità termica più delicata del cristallo.
Calcolare la dissipazione di potenza richiesta per questo resistore:
P = I² × R = 0,7² × 3 = 1,47 W
Arrotondato al valore più alto più vicino, 2 W, per essere sicuri.
Schemi di connessione in serie e in parallelo I LED sono ampiamente utilizzati e illustrano le caratteristiche di queste connessioni. Collegando gli stessi elementi in serie, si divide equamente la tensione sorgente tra di loro. Con resistenze interne diverse, è proporzionale alle resistenze. Con il collegamento in parallelo, la tensione è la stessa e la corrente è inversamente proporzionale alle resistenze interne degli elementi.
Con i LED in collegamento in serie
In un collegamento in serie, il primo diodo della catena ha il suo anodo collegato alla fonte di alimentazione "+" e il suo catodo all'anodo del secondo diodo. E così via fino all'ultimo diodo della catena, il cui catodo è collegato al "-" dell'alimentazione. La corrente in un circuito in serie è la stessa in tutti i suoi elementi. Cioè, è della stessa grandezza attraverso qualsiasi dispositivo di luce. La resistenza interna di un aperto, cioè del cristallo che emette la luce è nell'ordine delle decine o delle centinaia di ohm. Se 15-20 mA scorrono nel circuito con una resistenza di 100 ohm, ci saranno 1,5-2 V in ogni elemento. La somma delle tensioni di tutti i dispositivi deve essere inferiore a quella dell'alimentazione. La differenza è di solito smorzata con una resistenza speciale, che ha due funzioni:
- Limita la corrente nominale di funzionamento;
- Fornisce la tensione diretta nominale al LED.
In collegamento parallelo
Il collegamento in parallelo può essere fatto in due modi.
L'immagine superiore mostra come la connessione non sia auspicabile. Con questo collegamento, la stessa resistenza assicura l'uguaglianza delle correnti solo quando i cristalli sono perfetti e la lunghezza dei conduttori di alimentazione è la stessa. Ma la dispersione dei parametri dei dispositivi a semiconduttore durante la fabbricazione non permette di renderli identici. E selezionando gli stessi, il prezzo aumenta drasticamente. La differenza può essere del 50-70% o più. Assemblando il disegno, si otterrà almeno il 50-70% di differenza nella luminescenza. Inoltre, il guasto di un radiatore cambierà il funzionamento di tutti i radiatori: se il circuito è rotto, uno si spegnerà, gli altri brilleranno del 33% e diventeranno più caldi. Il surriscaldamento contribuirà alla loro degradazione - un cambiamento nella tonalità del bagliore e una riduzione della luminosità.
In caso di cortocircuito dovuto al surriscaldamento e alla bruciatura del cristallo, il resistore limitatore di corrente può fallire.
La variante inferiore permette di impostare il giusto punto di funzionamento di qualsiasi diodo, anche se hanno potenze diverse.
Tre elementi LED e una resistenza di limitazione della corrente sono collegati in serie a 4,5 V. Le catene risultanti sono collegate in parallelo. Ogni diodo porta 20 mA e tutti insieme 60 mA. A ciascuno di essi si ottiene meno di 1,5V, e al limitatore di corrente si ottiene almeno 0,2-0,5V. È interessante notare che se si usa un alimentatore da 4,5V, solo i diodi a infrarossi con una tensione diretta inferiore a 1,5V possono funzionare con esso, oppure è necessario aumentare l'alimentazione ad almeno 5V.
Il collegamento diretto in parallelo degli elementi LED (parte superiore del circuito) non è raccomandato a causa della variazione dei parametri del 30-50% e più. Usare uno schema con resistenze individuali per ogni diodo (parte inferiore) e collegare le coppie di diodi-resistenze in parallelo.
Quando un singolo LED
Resistenza per un singolo LED è usato solo per potenze fino a 50-100 mW. A valori di potenza più alti, l'efficienza del circuito di potenza diminuisce notevolmente.
Se la tensione operativa diretta del diodo è molto più bassa della tensione di alimentazione, l'uso di una resistenza limitatrice porta ad alte perdite. L'elettricità di alta qualità e stabilità, con ondulazione accuratamente filtrata, fornita da 3-5 tipi di protezione dell'alimentazione non viene convertita in luce, ma semplicemente dissipata passivamente come calore.
Per le uscite ad alta potenza vengono utilizzati i seguenti driver autisti - Limitatori di corrente con valori nominali di corrente.
Utilizzando una resistenza di limitazione della corrente per impostare il funzionamento LED - è un modo semplice e affidabile per garantire il funzionamento ottimale dei LED.
Esempi video di un semplice calcolo della resistenza.
Ma con la potenza dei diodi oltre le centinaia di milliwatt è necessario utilizzare fonti o driver stabilizzatori di corrente autonomi o incorporati.
