Ako vypočítať odpor pre LED diódy - vzorce s príkladmi + online kalkulačka

LED diódy rôznych farebných odtieňov majú rôzne priame prevádzkové napätia. Tie sa určujú výberom prúdového obmedzovacieho odporu LED. Aby sa svetelné zariadenie uviedlo do menovitej prevádzky, musí sa p-n prechod napájať prevádzkovým prúdom. To sa vykoná výpočtom odporu pre LED diódu.

Tabuľka napätí LED v závislosti od farby

Prevádzkové napätia LED sú rôzne. Závisia od materiálu polovodičového p-n prechodu a súvisia s vlnovou dĺžkou vyžarovania svetla, t. j. s odtieňom farby svetla.

Tabuľka menovitých napätí rôznych farieb pre výpočet tlmiaceho odporu je uvedená nižšie.

Z tabuľky vyplýva, že 3 volty možno použiť na napájanie žiaričov všetkých typov luminiscencieokrem zariadení s bielym odtieňom, čiastočne fialovým a úplne ultrafialovým. Je to spôsobené tým, že časť napájacieho napätia sa musí "minúť" na obmedzenie prúdu cez kryštál.

Pomocou napájacích zdrojov 5, 9 alebo 12 V možno napájať jednotlivé diódy alebo reťazce 3 a 5 až 6 diód v sérii.

Reťazce znižujú spoľahlivosť zariadení, v ktorých sa používajú, približne o násobok počtu LED diód. Paralelné pripojenie zvyšuje spoľahlivosť v rovnakom pomere: 2 reťazce 2-násobne, 3 3-násobne atď.

Avšak, bezprecedentné pre svetelné zdroje, 30-50 až 130-150 tisíc hodín odôvodňuje pokles spoľahlivosti, pretože od toho závisí životnosť zariadenia. Aj 30-50 tisíc hodín prevádzky pri 5 hodinách denne - 4 hodiny večer a 1 hodinu ráno každý deň - to je 16 až 27 rokov prevádzky. Počas tohto obdobia väčšina svietidiel zastará a bude vyradená. Preto sériové zapojenie široko používajú všetci výrobcovia LED zariadení.

Online kalkulačka výpočtu LED

Na automatický výpočet sú potrebné tieto údaje:

• zdroj alebo napájacie napätie, V;
• menovité jednosmerné napätie zariadenia, V;
• Priamy menovitý prevádzkový prúd, mA;
• Počet LED diód v reťazci alebo zapojených paralelne;
• Schéma zapojenia LEDobvod(y).

Surové údaje môžete získať z karty s údajmi o dióde.

Po ich zadaní do príslušných okien kalkulačky stlačte tlačidlo "Vypočítať" a získate menovitú hodnotu rezistora a jeho výkon.

Výpočet prúdového obmedzovacieho odporu

V praxi sa používajú dva typy výpočtu - grafický - podľa voltampérovej charakteristiky diódy a matematický - podľa jej menovitých údajov.

Schéma pripojenia vysielača k napájaciemu zdroju.

Obr:

• Е - zdroj napájania, ktorý má na výstupe hodnotu E;
• "+"/"-" - polarita zapojenia LED: "+" - anóda, na schémach znázornená trojuholníkom, "-" - katóda, na schémach znázornená pomlčkou;
• R - odpor obmedzujúci prúd;
• U_viedol - priame, aj prevádzkové napätie;
• I - prevádzkový prúd cez zariadenie;
• označujeme napätie na rezistore ako U_R.

Potom bude obvod pre výpočet vyzerať takto:

Schéma na výpočet odporu.

Vypočítajte prúdový obmedzovací odpor. Napätie U v obvode sa rozdelí takto:

U = U_R + U_viedol alebo U_R + I × R_viedol, vo voltoch,

kde R_viedol- je vnútorný diferenciálny odpor p-n prechodu.

Matematickým prepočtom dostaneme vzorec:

R = (U-U_viedol)/I, v Ohmoch.

Hodnota U_{U viedol} možno vybrať z hodnôt uvedených v dátovom liste.

Vypočítajme hodnotu obmedzovacieho odporu prúdu pre model LED Cree XM-L s binom T6.

Jeho špecifikácie: Typická nominálna hodnota U_LED = 2,9 V, max. U_LED = 3,5 V, prevádzkový prúd I_LED=0,7 А.

Na výpočet používame U_LED = 2,9 В.

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

Vypočítaná hodnota je 3 Ohm. Vyberte prvok s toleranciou presnosti ± 5 %. Táto presnosť je viac ako dostatočná na nastavenie pracovného bodu na 700 mA.

Zaokrúhlite hodnotu odporu. Tým sa zníži prúd, svetelný tok diódy a zvýši sa spoľahlivosť prevádzky vďaka šetrnejšiemu tepelnému režimu kryštálu.

Vypočítajte požadovaný stratový výkon tohto rezistora:

P = I² × R = 0,7² × 3 = 1,47 W

Pre istotu zaokrúhlite na najbližšiu vyššiu hodnotu, teda 2 W.

Sériové a paralelné schémy zapojenia LED diódy sú široko používané a ilustrujú vlastnosti týchto spojení. Pri sériovom zapojení rovnakých prvkov sa medzi ne rovnomerne rozdelí zdrojové napätie. Pri rôznych vnútorných odporoch je úmerná odporom. Pri paralelnom zapojení je napätie rovnaké a prúd je nepriamo úmerný vnútorným odporom prvkov.

So sériovým zapojením LED diód

Pri sériovom zapojení je anóda prvej diódy v reťazci pripojená k zdroju napájania "+" a jej katóda k anóde druhej diódy. A tak ďalej až po poslednú diódu v reťazci, ktorej katóda je pripojená k "-" napájacieho zdroja. Prúd v sériovom obvode je vo všetkých jeho prvkoch rovnaký. To znamená, že má rovnakú veľkosť cez akékoľvek svetelné zariadenie. Vnútorný odpor otvoreného, t. j. svetelného kryštálu sa pohybuje v desiatkach alebo stovkách ohmov. Ak obvodom preteká 15 - 20 mA pri odpore 100 ohmov, na každom prvku bude 1,5 - 2 V. Súčet napätí na všetkých zariadeniach musí byť menší ako napätie na zdroji. Rozdiel sa zvyčajne tlmí pomocou špeciálneho rezistora, ktorý má dve funkcie:

• Obmedzuje menovitý prevádzkový prúd;
• Udáva nominálne dopredné napätie na LED dióde.

Prečítajte si tiež

Pripojenie LED diódy na 12 V

 

Pri paralelnom pripojení

Paralelné pripojenie je možné vykonať dvoma spôsobmi.

Schéma zapojenia paralelného pripojenia.

Horný obrázok ukazuje, že pripojenie nie je žiaduce. Pri tomto zapojení rovnaký odpor zabezpečí rovnosť prúdov len vtedy, keď sú kryštály dokonalé a dĺžka napájacích vodičov rovnaká. Rozptyl parametrov polovodičových zariadení počas výroby však neumožňuje, aby boli identické. A výber tých istých výrazne zvyšuje cenu. Rozdiel môže byť až 50-70 % alebo viac. Zostavením konštrukcie získate minimálne 50-70% rozdiel v luminiscencii. Okrem toho porucha jedného radiátora zmení prevádzku všetkých radiátorov: ak sa preruší obvod, jeden zhasne, ostatné budú svietiť o 33 % jasnejšie a budú teplejšie. Prehriatie prispieva k ich degradácii - zmene odtieňa žiary a zníženiu jasu.

V prípade skratu spôsobeného prehriatím a spálením kryštálu môže dôjsť k zlyhaniu rezistora obmedzujúceho prúd.

Nižší variant umožňuje nastaviť správny pracovný bod ľubovoľnej diódy, aj keď majú rôzne menovité výkony.

Zapojenie sériovo-paralelného zapojenia zariadení.

Tri LED prvky a jeden rezistor na obmedzenie prúdu sú zapojené do série pri napätí 4,5 V. Výsledné reťazce sú zapojené paralelne. Každá dióda prenáša 20 mA a všetky spolu 60 mA. Pri každom z nich dostanete menej ako 1,5 V a pri obmedzovači prúdu aspoň 0,2-0,5 V. Zaujímavé je, že ak použijete napájací zdroj 4,5 V, môžu s ním fungovať len infračervené diódy s priamym napätím nižším ako 1,5 V, alebo musíte zvýšiť napájanie aspoň na 5 V.

Priame paralelné zapojenie prvkov LED (horná časť obvodu) sa neodporúča z dôvodu odchýlky parametrov o 30-50 % a viac. Použite schému s jednotlivými rezistormi pre každú diódu (spodná časť) a paralelne zapojte už dvojice diód a rezistorov.

Keď sa rozsvieti jedna dióda LED

Rezistor pre jednu LED diódu sa používa len pre výkony do 50-100 mW. Pri vyšších hodnotách výkonu sa účinnosť výkonového obvodu výrazne znižuje.

Ak je priame pracovné napätie diódy oveľa nižšie ako napájacie napätie, použitie obmedzovacieho rezistora vedie k vysokým stratám. Elektrická energia vysokej kvality a stability so starostlivo filtrovaným zvlnením, ktorú poskytuje 3-5 typov ochrany napájania, sa nemení na svetlo, ale jednoducho sa pasívne rozptyľuje ako teplo.

Pre vysoké výkony sa používajú tieto ovládače vodiči - Obmedzovače prúdu s menovitými prúdovými hodnotami.

Použitie rezistora na obmedzenie prúdu na nastavenie prevádzkového LED - je jednoduchý a spoľahlivý spôsob zabezpečenia optimálnej prevádzky LED.

Videopríklady jednoduchého výpočtu odporu.

Pri výkone diód nad stovky miliwattov však musíte použiť samostatné alebo zabudované zdroje alebo ovládače stabilizujúce prúd.