Kaip apskaičiuoti šviesos diodų varžą - formulės su pavyzdžiais + internetinė skaičiuoklė

Skirtingų atspalvių šviesos diodų tiesioginio veikimo įtampa skiriasi. Jie nustatomi parenkant šviesos diodo srovės ribinę varžą. Kad šviesos prietaisas pradėtų veikti iki vardinio veikimo režimo, p-n sandūra turi būti įjungta darbine srove. Tai atliekama apskaičiuojant šviesos diodo rezistorių.

LED įtampos priklausomai nuo spalvos lentelė

Darbinės šviesos diodų įtampos skiriasi. Jie priklauso nuo puslaidininkinės p-n sandūros medžiagos ir yra susiję su šviesos spinduliavimo bangos ilgiu, t. y. šviesos spalvos atspalviu.

Toliau pateikiama įvairių spalvų vardinių įtampų lentelė, skirta slopinimo varžai apskaičiuoti.

Iš lentelės matyti, kad 3 voltų įtampa gali būti naudojama visų tipų švytėjimo spinduliuotojams maitinti.išskyrus prietaisus su baltu atspalviu, iš dalies violetinį ir visą ultravioletinį atspalvį. Taip yra dėl to, kad dalis maitinimo įtampos turi būti "išeikvota" srovės per kristalą apribojimui.

Naudojant 5, 9 arba 12 V maitinimo šaltinius, galima maitinti pavienius diodus arba nuosekliai sujungtų 3 ir 5-6 diodų grandines.

Dėžutės grandinės sumažina prietaisų, kuriuose jos naudojamos, patikimumą maždaug tiek pat kartų, kiek ir šviesos diodų skaičius. Lygiagretus sujungimas padidina patikimumą tokiu pačiu santykiu: 2 grandinės - 2 kartus, 3 - 3 kartus ir t. t.

Tačiau precedento neturintys šviesos šaltiniai nuo 30-50 iki 130-150 tūkst. darbo valandų pateisina patikimumo sumažėjimą, nes nuo to priklauso prietaiso gyvavimo trukmė. Net 30-50 tūkst. darbo valandų, dirbant 5 valandas per dieną - 4 valandos vakare ir 1 valanda ryte kiekvieną dieną - tai 16-27 metai darbo.. Per šį laiką dauguma šviestuvų pasens ir bus atiduoti į metalo laužą. Todėl nuoseklioji jungtis plačiai naudojama visų LED prietaisų gamintojų.

Internetinė LED skaičiavimo skaičiuoklė

Automatiniam apskaičiavimui reikės šių duomenų:

• šaltinio arba maitinimo šaltinio įtampa, V;
• vardinė tiesioginė įrenginio įtampa, V;
• Tiesioginė vardinė darbinė srovė, mA;
• Šviesos diodų, sujungtų grandine arba lygiagrečiai, skaičius;
• LED laidų schemagrandinė (-ės).

Pirminius duomenis galima paimti iš diodo duomenų lapo.

Įvedę juos į atitinkamus skaičiuotuvo langus, paspauskite "Apskaičiuoti" ir gausite vardinę rezistoriaus vertę bei jo galią.

Srovės ribojimo rezistoriaus skaičiavimas

Praktikoje naudojami dviejų tipų skaičiavimai: grafinis - pagal diodo voltamperinę charakteristiką ir matematinis - pagal jo vardinius duomenis.

Siųstuvo prijungimo prie maitinimo šaltinio schema.

Pav:

• Е - maitinimo šaltinis, kurio išėjime yra E vertė;
• "+"/"-" - šviesos diodo jungties poliškumas: "+" - anodas, schemose pavaizduotas trikampiu, "-" - katodas, schemose pavaizduotas brūkšneliu;
• R - srovės ribinė varža;
• U_vadovaujama - tiesioginė, taip pat darbinė įtampa;
• I - įrenginio darbinė srovė;
• įtampą ant rezistoriaus žymime U_R.

Tada skaičiavimo grandinė atrodys taip:

Rezistoriaus skaičiavimo schema.

Apskaičiuokite srovės ribojimo rezistorių. Įtampa U grandinėje pasiskirsto taip:

U = U_R + U_vadovaujama arba U_R + I × R_vadovaujama, voltais,

kur R_vadovaujama- p-n sandūros vidinė diferencinė varža.

Matematiškai perskaičiavę gauname formulę:

R = (U-U_vadovaujama)/I, Ohm.

Vertė U_{U vedė} galima pasirinkti iš duomenų lape pateiktų verčių.

Apskaičiuokime "Cree" LED modelio "Cree XM-L" su bin T6 srovės ribojimo rezistoriaus vertę.

Jo specifikacijos: Tipinis nominalus U_LED = 2,9 V, maks. U_LED = 3,5 V, darbinė srovė I_LED=0,7 А.

Apskaičiavimui naudojame U_LED = 2,9 В.

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

Apskaičiuota vertė yra 3 omai. Pasirinkite elementą, kurio tikslumo paklaida yra ±5 %. Tokio tikslumo daugiau nei pakanka, kad darbinis taškas būtų 700 mA.

Suapvalinkite varžos vertę. Tai sumažins srovę, diodo šviesos srautą ir padidins veikimo patikimumą dėl švelnesnio kristalo šiluminio režimo.

Apskaičiuokite reikiamą šio rezistoriaus išsklaidomąją galią:

P = I² × R = 0,7² × 3 = 1,47 W

Suapvalinta iki artimiausios didesnės vertės, t. y. 2 W.

Nuosekliojo ir lygiagrečiojo jungimo schemos Šviesos diodai yra plačiai naudojami ir rodo šių jungčių savybes. Jungiant tuos pačius elementus nuosekliai, šaltinio įtampa jiems padalijama po lygiai. Esant skirtingoms vidinėms varžoms, jis yra proporcingas varžoms. Esant lygiagrečiam sujungimui, įtampa yra vienoda, o srovė atvirkščiai proporcinga elementų vidinėms varžoms.

Su nuosekliai sujungtais šviesos diodais

Esant nuosekliam sujungimui, pirmojo grandinės diodo anodas prijungtas prie "+" maitinimo šaltinio, o katodas - prie antrojo diodo anodo. Ir taip toliau iki paskutinio grandinės diodo, kurio katodas prijungtas prie maitinimo šaltinio "-". Nuosekliosios grandinės srovė visuose jos elementuose yra vienoda. Tai reiškia, kad jis yra vienodo dydžio per bet kurį šviesos prietaisą. Atviros vidinė varža, t. y. šviesą skleidžiančio kristalo yra dešimtys ar šimtai omų. Jei grandine teka 15-20 mA srovė, esant 100 omų varžai, kiekviename elemente bus 1,5-2 V įtampa. Visų įrenginių įtampų suma turi būti mažesnė už maitinimo šaltinio įtampą. Skirtumas paprastai slopinamas specialiu rezistoriumi, kuris atlieka dvi funkcijas:

• Apriboja vardinę darbinę srovę;
• Nurodo nominalią priekinę LED įtampą.

Taip pat skaitykite

LED diodo prijungimas prie 12 voltų įtampos

 

Lygiagrečiai jungiant

Lygiagretųjį sujungimą galima atlikti dviem būdais.

Lygiagretaus jungimo elektros instaliacijos schema.

Viršutiniame paveikslėlyje parodyta, kad jungtis nėra pageidautina. Esant tokiai jungčiai, vienoda varža užtikrins srovių lygybę tik tada, kai kristalai yra tobuli ir maitinimo laidininkų ilgis vienodas. Tačiau puslaidininkinių prietaisų parametrų sklaida gamybos metu neleidžia jų padaryti vienodų. Pasirinkus tuos pačius, kaina labai padidėja. Skirtumas gali būti 50-70 proc. ir daugiau. Surinkę dizainą, gausite bent 50-70 % liuminescencijos skirtumą. Be to, sugedus vienam radiatoriui, pasikeis visų radiatorių veikimas: nutrūkus grandinei, vienas radiatorius užges, kiti šviečia 33 % ryškiau ir tampa karštesni. Dėl perkaitimo jie suprastėja - pasikeičia švytėjimo atspalvis ir sumažėja ryškumas.

Esant trumpajam jungimui dėl kristalo perkaitimo ir sudegimo, srovės ribojimo rezistorius gali sugesti.

Žemesnis variantas leidžia nustatyti tinkamą bet kurio diodo veikimo tašką, net jei jų galia skiriasi.

Įrenginių nuoseklaus ir lygiagretaus jungimo grandinė.

Trys šviesos diodų elementai ir vienas srovės ribojimo rezistorius sujungti nuosekliai, esant 4,5 V įtampai. Gautos grandinės sujungiamos lygiagrečiai. Kiekvienas diodas praleidžia 20 mA, o visi kartu - 60 mA. Kiekviename iš jų gaunama mažiau nei 1,5 V, o srovės ribotuve - bent 0,2-0,5 V. Įdomu tai, kad jei naudojate 4,5 V maitinimo šaltinį, su juo gali veikti tik infraraudonųjų spindulių diodai, kurių tiesioginė įtampa mažesnė nei 1,5 V, arba reikia padidinti maitinimo šaltinį bent iki 5 V.

Tiesioginis lygiagretus LED elementų jungimas (viršutinė grandinės dalis) nerekomenduojamas dėl 30-50 % ir didesnių parametrų svyravimų. Naudokite schemą su atskirais rezistoriais kiekvienam diodui (apatinė dalis) ir lygiagrečiai prijunkite diodų ir rezistorių poras.

Kai šviečia vienas šviesos diodas

Vieno LED rezistorius naudojamas tik iki 50-100 mW galios.. Esant didesnėms galios vertėms, galios grandinės efektyvumas pastebimai sumažėja.

Jei diodo tiesioginė darbinė įtampa yra daug mažesnė už maitinimo šaltinio įtampą, naudojant ribojantį rezistorių patiriami dideli nuostoliai. Aukštos kokybės ir stabilumo elektros energija su kruopščiai filtruojamais pulsacijomis, kurią užtikrina 3-5 tipų maitinimo šaltinių apsauga, nėra paverčiama šviesa, o tiesiog pasyviai išsklaidoma kaip šiluma.

Didelės galios išėjimams naudojamos šios tvarkyklės vairuotojai - Srovės ribotuvai su vardinėmis srovės vertėmis.

Naudojant srovės ribojimo rezistorių darbinei vertei nustatyti LED - yra paprastas ir patikimas būdas užtikrinti optimalų LED veikimą.

Paprasto varžos apskaičiavimo vaizdo pavyzdžiai.

Tačiau kai diodų galia viršija šimtus milivatų, reikia naudoti autonominius arba įmontuotus srovės stabilizavimo šaltinius arba tvarkykles.