Kā aprēķināt rezistoru gaismas diodēm - formulas ar piemēriem + tiešsaistes kalkulators

Dažādu krāsu toņu gaismas diodēm ir atšķirīgs tiešais darba spriegums. Tos nosaka, izvēloties gaismas diodes strāvas ierobežošanas pretestību. Lai gaismas ierīce varētu darboties ar nominālo jaudu, p-n savienojumam jāpiešķir darba strāva. Tas tiek darīts, aprēķinot gaismas diodes rezistoru.

LED sprieguma tabula atkarībā no krāsas

Darbības LED spriegums ir atšķirīgs. Tie ir atkarīgi no pusvadītāja p-n savienojuma materiāla un ir saistīti ar gaismas emisijas viļņa garumu, t. i., gaismas krāsas nokrāsu.

Zemāk ir parādīta dažādu krāsu nominālo spriegumu tabula, lai aprēķinātu slāpēšanas pretestību.

No tabulas redzams, ka 3 voltus var izmantot visu veidu luminiscences izstarotāju barošanai.izņemot ierīces ar baltu nokrāsu, daļēji violetu un ultravioleto krāsu. Tas ir saistīts ar to, ka daļa barošanas sprieguma ir "jāiztērē", lai ierobežotu strāvu caur kristālu.

Ar 5, 9 vai 12 V barošanas avotiem var barot atsevišķas diodes vai virknes no 3 un 5 līdz 6 diodēm virknē.

Šādas ķēdes samazina to ierīču uzticamību, kurās tās tiek izmantotas, aptuveni reizinot to ar gaismas diožu skaitu. Paralēlais savienojums palielina uzticamību tādā pašā proporcijā: 2 ķēdes - 2 reizes, 3 ķēdes - 3 reizes utt.

Tomēr līdz šim nepieredzēts gaismas avotiem, 30-50 līdz 130-150 tūkstoši stundu attaisno uzticamības kritumu, jo no tā ir atkarīgs ierīces kalpošanas laiks. Pat 30-50 tūkstoši darbības stundu pie 5 stundām dienā - 4 stundas vakarā un 1 stunda no rīta katru dienu - tas ir 16 līdz 27 darbības gadi.. Šajā laikā lielākā daļa gaismekļu būs novecojuši un tiks nodoti metāllūžņos. Tāpēc sērijveida savienojumu plaši izmanto visi LED ierīču ražotāji.

Tiešsaistes LED aprēķinu kalkulators

Automātiskajam aprēķinam būs nepieciešami šādi dati:

• avota vai barošanas avota spriegums, V;
• ierīces nominālais tiešais spriegums, V;
• Tiešā nominālā darbības strāva, mA;
• LED skaits ķēdē vai savienoti paralēli;
• LED elektroinstalācijas shēmaķēde(s).

Sākotnējos datus var iegūt no diodes datu lapas.

Pēc to ievadīšanas attiecīgajos kalkulatora logos nospiediet "Aprēķināt", un iegūsiet rezistora nominālo vērtību un tā jaudu.

Strāvas ierobežošanas rezistora aprēķināšana

Praksē tiek izmantoti divu veidu aprēķini - grafiskie - pēc diodes voltampēra raksturlieluma un matemātiskie - pēc tās nominālajiem datiem.

Raidītāja pieslēgšanas shēma strāvas padevei.

Attēlā:

• Е - barošanas avots, kura izejā ir E vērtība;
• "+"/"-" - LED savienojuma polaritāte: "+" - anoda, diagrammās attēlota ar trīsstūri, "-" - katoda, diagrammās attēlota ar svītru;
• R - strāvas ierobežošanas pretestība;
• U_rezultātā - tiešais, arī darba spriegums;
• I - darba strāva caur ierīci;
• spriegumu pāri rezistoram apzīmējam ar U_R.

Tad aprēķinu ķēde izskatīsies šādi:

Rezistora aprēķina shēma.

Aprēķiniet strāvas ierobežošanas rezistoru. Spriegums U ķēdē tiks sadalīti šādi:

U = U_R + U_rezultātā vai U_R + I × R_rezultātā, voltos,

kur R_rezultātā- ir p-n savienojuma iekšējā diferenciālā pretestība.

Matemātiski konvertējot, iegūstam formulu:

R = (U-U_rezultātā)/I, Ohm.

Vērtība U_{U vadīja} var izvēlēties no datu lapā norādītajām vērtībām.

Aprēķināsim strāvas ierobežošanas rezistora vērtību Cree LED modelim Cree XM-L ar bin T6.

Tās specifikācijas: Tipisks nominālais U_LED = 2,9 V, maks. U_LED = 3,5 V, darba strāva I_LED=0,7 А.

Aprēķiniem mēs izmantojam U_LED = 2,9 В.

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

Aprēķinātā vērtība ir 3 Ohm. Izvēlieties elementu ar precizitātes pielaidi ± 5 %. Šī precizitāte ir vairāk nekā pietiekama, lai iestatītu darbības punktu uz 700 mA.

Noapaļojiet pretestības vērtību. Tas samazinās diodes strāvu, gaismas plūsmu un palielinās darbības uzticamību, pateicoties saudzīgākam kristāla termiskajam režīmam.

Aprēķiniet nepieciešamo jaudas izkliedi šim rezistoram:

P = I² × R = 0,7² × 3 = 1,47 W

Noapaļots līdz tuvākajai augstākajai vērtībai - 2 W, lai būtu droši.

Sērijas un paralēlo savienojumu shēmas LED tiek plaši izmantoti un ilustrē šo savienojumu īpašības. Sērijveidā savienojot vienādus elementus, avota spriegums starp tiem sadalās vienādi. Ar dažādām iekšējām pretestībām tā ir proporcionāla pretestībām. Paralēla savienojuma gadījumā spriegums ir vienāds, un strāva ir apgriezti proporcionāla elementu iekšējām pretestībām.

Ar LED diodēm sērijveida savienojumā

Sērijveida savienojumā pirmās diodes anoda ir savienota ar "+" barošanas avotu, bet katoda - ar otrās diodes anodu. Un tā tālāk līdz pēdējai diodei ķēdē, kuras katods ir savienots ar barošanas avota "-". Strāva virknes ķēdē visos tās elementos ir vienāda. Tas nozīmē, ka tā ir vienāda lieluma caur jebkuru gaismas ierīci. Atvērtā iekšējā pretestība, t. i.,. gaismas izstarojošā kristāla vērtība ir vairāki desmiti vai simti omu. Ja caur ķēdi plūst 15-20 mA pie 100 omu pretestības, katrā elementā būs 1,5-2 V. Visu ierīču spriegumu summai jābūt mazākai par barošanas avota spriegumu. Starpību parasti slāpē ar īpašu rezistoru, kam ir divas funkcijas:

• Ierobežo nominālo darba strāvu;
• Nodrošina nominālo tiešo spriegumu pie LED.

Lasīt arī

LED pieslēgšana 12 voltu strāvai

 

Paralēlajā savienojumā

Paralēlo savienojumu var veikt divējādi.

Paralēlā savienojuma elektroinstalācijas shēma.

Augšējā attēlā redzams, ka savienojums nav vēlams. Šādā savienojumā vienāda pretestība nodrošinās strāvu vienādību tikai tad, ja kristāli ir ideāli un barošanas vadu garums ir vienāds. Taču pusvadītāju ierīču parametru izkliede ražošanas laikā neļauj tās padarīt identiskas. Un, izvēloties vienus un tos pašus, cena ievērojami palielinās. Starpība var būt 50-70 % vai vairāk.. Saliekot konstrukciju, jūs iegūsiet vismaz 50-70% luminiscences atšķirību. Turklāt viena radiatora atteice izmainīs visu radiatoru darbību: ja tiek pārtraukta ķēde, viens radiators nodziest, pārējie spīd par 33% spožāk un kļūst karstāki. Pārkaršana veicina to degradāciju - mainās spīduma tonis un samazinās spilgtums.

Īssavienojuma gadījumā kristāla pārkaršanas un sadegšanas dēļ strāvas ierobežošanas rezistors var nedarboties.

Zemākais variants ļauj iestatīt pareizo darba punktu jebkurai diodei, pat ja tām ir atšķirīgi jaudas rādītāji.

Ierīču sērijveida-paralēlā savienojuma shēma.

Trīs LED elementi un viens strāvas ierobežošanas rezistors ir savienoti virknē pie 4,5 V. Izveidotās ķēdes ir savienotas paralēli. Katrs diods pārnes 20 mA, bet visi kopā 60 mA. Pie katra no tiem jūs saņemat mazāk nekā 1,5 V, un pie strāvas ierobežotāja jūs saņemat vismaz 0,2-0,5 V. Interesanti, ka, ja izmantojat 4,5 V barošanas avotu, ar to var darboties tikai infrasarkanās diodes ar tiešo spriegumu, kas mazāks par 1,5 V, vai arī jums ir jāpalielina barošanas avots līdz vismaz 5 V.

LED elementu tieša paralēla savienošana (shēmas augšējā daļa) nav ieteicama, jo var rasties 30-50% un vairāk parametru svārstības. Izmantojiet shēmu ar atsevišķiem rezistoriem katrai diodei (apakšējā daļa) un savienojiet diodes un rezistora pārus paralēli.

Kad ir ieslēgts viens LED

Rezistors vienai LED diodei izmanto tikai jaudām līdz 50-100 mW.. Pie lielākām jaudas vērtībām strāvas ķēdes efektivitāte ievērojami samazinās.

Ja diodes tiešais darba spriegums ir daudz zemāks par barošanas spriegumu, ierobežojošā rezistora izmantošana rada lielus zudumus. Augstas kvalitātes un stabilitātes elektroenerģija ar rūpīgi filtrētām pulsācijām, ko nodrošina 3-5 veidu barošanas avota aizsardzība, netiek pārvērsta gaismā, bet vienkārši pasīvi izkliedēta siltuma veidā.

Lielai jaudai tiek izmantoti šādi draiveri. autovadītāji - Strāvas ierobežotāji ar nominālo strāvas nominālvērtību.

Strāvas ierobežošanas rezistora izmantošana, lai iestatītu darbības režīmu LED - ir vienkāršs un uzticams veids, kā nodrošināt optimālu LED darbību.

Video piemēri vienkārša pretestības aprēķina veikšanai.

Bet, ja diodes jauda pārsniedz simtiem milivatu, ir jāizmanto autonomi vai iebūvēti strāvas stabilizācijas avoti vai draiveri.