Hur man beräknar motståndet för lysdioder - formler med exempel + online-kalkylator

Lysdioder av olika färgnyanser har olika direkta driftsspänningar. Dessa bestäms genom att välja lysdiodens strömbegränsande motstånd. För att få ljusanordningen att fungera enligt nominell drift måste p-n-övergången aktiveras med driftström. Detta görs genom att beräkna motståndet för lysdioden.

Tabell över LED-spänningar beroende på färg

Driftsspänningarna för LED är olika. De beror på materialet i halvledarens p-n-övergång och är relaterade till ljusemissionens våglängd, dvs. ljusfärgens nyans.

Nedan visas en tabell över de olika färgernas märkspänningar för beräkning av dämpningsmotståndet.

Av tabellen framgår följande 3 volt kan användas för att driva alla typer av luminescenser.med undantag för anordningar med vit färg, delvis violett och helt ultraviolett. Detta beror på att en del av spänningen i strömförsörjningen måste användas för att begränsa strömmen genom kristallen.

Med 5, 9 eller 12 V strömförsörjning kan enskilda dioder eller kedjor av 3 och 5-6 dioder i serie försörjas.

Kringlänkningar minskar tillförlitligheten hos de apparater där de används med ungefär en faktor av antalet lysdioder. Parallellkoppling ökar tillförlitligheten i samma proportion: 2 kedjor med en faktor 2, 3 med en faktor 3 osv.

Men för ljuskällor som saknar motstycke, 30-50 till 130-150 tusen drifttimmar motiverar minskad tillförlitlighet, eftersom enhetens livslängd är beroende av den. Även 30-50 tusen timmars drift vid 5 timmar per dag - 4 timmar på kvällen och 1 timme på morgonen varje dag - det är 16-27 års drift.. Under denna tid kommer de flesta armaturer att bli föråldrade och skrotas. Därför används seriekoppling i stor utsträckning av alla tillverkare av LED-enheter.

Kalkylator för LED-beräkning online

Följande uppgifter behövs för den automatiska beräkningen:

• källa eller strömförsörjningsspänning, V;
• enhetens nominella direktspänning, V;
• Direkt nominell driftström, mA;
• Antal lysdioder i en kedja eller parallellt anslutna;
• LED-ledningsschemakrets(er).

Rådata kan hämtas från diodens datablad.

När du har angett dem i kalkylatorns lämpliga fönster trycker du på "Calculate" och får fram motståndets nominella värde och dess effekt.

Beräkning av strömbegränsande motstånd

I praktiken används två typer av beräkningar - grafiska - enligt diodens volt-ampere-karaktäristik och matematiska - enligt dess nominella data.

Schematiskt schema för anslutning av sändaren till strömförsörjningen.

Fig:

• Е - strömförsörjningskälla, som har E-värde vid utgången;
• "+"/"-" - LED-anslutningens polaritet: "+" - anod, visas med en triangel på diagrammen, "-" - katod, visas med ett streck på diagrammen;
• R - strömbegränsande motstånd;
• U_Led - direkt, även driftsspänning;
• I - driftströmmen genom enheten;
• betecknar vi spänningen över motståndet som U_R.

Då kommer kretsen för beräkning att se ut så här:

Schematiskt schema för beräkning av motståndet.

Beräkna det strömbegränsande motståndet. Spänningen U i kretsen kommer att fördelas på följande sätt:

U = U_R + U_Led eller U_R + I × R_Led, i volt,

där R_Led- är det interna differentialmotståndet i p-n-övergången.

Genom matematisk omvandling får vi formeln:

R = (U-U-U_Led)/I, i Ohm.

Värde U_{U ledde} kan väljas från värdena i databladet.

Låt oss beräkna det strömbegränsande motståndsvärdet för Cree LED-modellen Cree XM-L med bin T6.

Dess specifikationer: Typisk nominell U_LED = 2,9 V, max. U_LED = 3,5 V, driftström I_LED=0,7 А.

För beräkningen använder vi följande U_LED = 2,9 В.

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

Det beräknade värdet är 3 Ohm. Välj ett element med en noggrannhetstolerans på ± 5 %. Denna noggrannhet är mer än tillräcklig för att ställa in driftspunkten på 700 mA.

Avrunda uppåt på motståndsvärdet. Detta minskar strömmen och lysflödet i dioden och ökar driftssäkerheten genom att kristallens termiska läge är mildare.

Beräkna den erforderliga effektförlusten för detta motstånd:

P = I² × R = 0,7² × 3 = 1,47 W

Avrundat uppåt till närmaste högre värde, 2 W, för säkerhets skull.

System för serie- och parallellkoppling Lysdioder används ofta och illustrerar egenskaperna hos dessa anslutningar. Genom att koppla samma element i serie delas källspänningen lika mellan dem. Med olika interna motstånd är den proportionell mot motstånden. Vid parallellkoppling är spänningen densamma och strömmen är omvänt proportionell mot elementens inre motstånd.

Med lysdioder i serieförbindelse

I en seriekoppling har den första dioden i kedjan sin anod ansluten till strömkällan "+" och sin katod till den andra diodens anod. Och så vidare till den sista dioden i kedjan, vars katod är ansluten till strömförsörjningens "-". Strömmen i en seriekrets är densamma i alla dess element. Det vill säga, den är lika stor genom alla ljusanordningar. Det inre motståndet hos en öppen, dvs. för den ljusalstrande kristallen ligger på tiotals eller hundratals ohm. Om 15-20 mA strömmar genom kretsen vid ett motstånd på 100 ohm kommer det att finnas 1,5-2 V vid varje element. Summan av spänningarna över alla enheter måste vara lägre än spänningen i strömförsörjningen. Skillnaden dämpas vanligtvis med ett speciellt motstånd som har två funktioner:

• Begränsar den nominella driftströmmen;
• Ger den nominella framspänningen vid lysdioden.

Läs också

Anslutning av en lysdiod till 12 volt

 

I parallellkoppling

Parallellkoppling kan göras på två sätt.

Kopplingsschema för parallellkoppling.

Den övre bilden visar att anslutningen inte är önskvärd. Med denna anslutning kommer samma motstånd endast att garantera lika strömmar när kristallerna är perfekta och när matningsledarna är lika långa. Men spridningen av parametrarna för halvledarenheter under tillverkningen gör det inte möjligt att göra dem identiska. Och om du väljer samma produkter ökar priset dramatiskt. Skillnaden kan vara så mycket som 50-70 % eller mer.. Om du sätter ihop konstruktionen får du en skillnad på minst 50-70 % i ljusstyrka. Om en radiator inte fungerar kommer dessutom alla radiatorer att påverkas: om kretsen bryts kommer en radiator att slockna, medan de andra kommer att lysa 33 % klarare och bli varmare. Överhettning bidrar till att de försämras - en förändring av glödfärgen och en minskning av ljusstyrkan.

Om det uppstår en kortslutning på grund av överhettning och bränning av kristallen kan det strömbegränsande motståndet gå sönder.

Den lägre varianten gör det möjligt att ställa in den rätta driftspunkten för alla dioder, även om de har olika effektvärden.

Krets för serie-parallellkoppling av enheter.

Tre LED-element och ett strömbegränsande motstånd är kopplade i serie vid 4,5 V. De resulterande kedjorna ansluts parallellt. Varje diod leder 20 mA och alla tillsammans 60 mA. Vid var och en av dem får du mindre än 1,5 V, och vid strömbegränsaren minst 0,2-0,5 V. Intressant nog är det så att om du använder en 4,5 V strömförsörjning kan endast infraröda dioder med en direktspänning på mindre än 1,5 V fungera med den, eller så måste du öka strömförsörjningen till minst 5 V.

Direkt parallellkoppling av LED-element (övre delen av kretsen) rekommenderas inte på grund av att parametrarna kan variera med 30-50 % eller mer. Använd ett schema med individuella motstånd för varje diod (nedre delen) och anslut redan diod-resistanspar parallellt.

När en enskild lysdiod

Resistor för en enda lysdiod används endast för effekter upp till 50-100 mW.. Vid högre effektvärden minskar effektkretsens effektivitet märkbart.

Om diodens direkta driftsspänning är mycket lägre än matningsspänningen leder användningen av ett begränsningsmotstånd till stora förluster. Elektricitet av hög kvalitet och stabilitet, med noggrant filtrerad krusning, som tillhandahålls av 3-5 typer av strömförsörjningsskydd omvandlas inte till ljus, utan avges helt enkelt passivt som värme.

För hög effekt används följande drivrutiner förare - Strömbegränsare med nominell strömstyrka.

Användning av ett strömbegränsningsmotstånd för att ställa in driftsvärdet. LED - är ett enkelt och pålitligt sätt att säkerställa optimal drift av lysdioder.

Videoexempel på en enkel beräkning av motstånd.

Men när diodkraften överstiger hundratals milliwatt måste du använda fristående eller inbyggda strömstabiliseringskällor eller drivrutiner.