Cum se calculează rezistența pentru LED-uri - formule cu exemple + calculator online

LED-urile de diferite nuanțe de culoare au tensiuni directe de funcționare diferite. Acestea sunt determinate prin selectarea rezistenței de limitare a curentului de la LED. Pentru a aduce dispozitivul luminos la funcționarea nominală, joncțiunea p-n trebuie să fie alimentată cu curent de funcționare. Acest lucru se face prin calcularea rezistenței pentru LED.

Tabelul tensiunilor LED în funcție de culoare

Tensiunile de funcționare a LED-urilor sunt diferite. Acestea depind de materialele joncțiunii p-n semiconductoare și sunt legate de lungimea de undă a emisiei de lumină, adică de nuanța culorii luminii.

Mai jos este prezentat un tabel cu tensiunile nominale ale diferitelor culori pentru calcularea rezistenței de amortizare.

Din tabel se poate observa că 3 volți pot fi utilizați pentru a alimenta emițători de toate tipurile de luminescențăcu excepția dispozitivelor cu o nuanță albă, parțial violetă și în întregime ultravioletă. Acest lucru se datorează faptului că o parte din tensiunea de alimentare trebuie să fie "cheltuită" pentru a limita curentul prin cristal.

Cu surse de alimentare de 5, 9 sau 12 V, pot fi alimentate diode simple sau lanțuri de 3 și 5 până la 6 diode în serie.

Lanțurile de lumini reduc fiabilitatea dispozitivelor în care sunt utilizate de aproximativ un factor al numărului de LED-uri. Conexiunea paralelă crește fiabilitatea în aceeași proporție: 2 lanțuri de un factor 2, 3 de un factor 3, etc.

Cu toate acestea, fără precedent pentru sursele de lumină, de la 30-50 la 130-150 de mii de ore justifică scăderea fiabilității, deoarece durata de viață a dispozitivului depinde de aceasta. Chiar și 30-50 de mii de ore de funcționare la 5 ore pe zi - 4 ore seara și o oră dimineața în fiecare zi - asta înseamnă 16-27 ani de funcționare.. În această perioadă, majoritatea corpurilor de iluminat vor deveni învechite și vor fi casate. Prin urmare, conexiunea în serie este utilizată pe scară largă de către toți producătorii de dispozitive cu LED-uri.

Calculator online pentru calculul LED

Următoarele date sunt necesare pentru calculul automat:

• sursa sau tensiunea de alimentare, V;
• tensiunea continuă nominală a dispozitivului, V;
• Curent nominal direct de funcționare, mA;
• Numărul de LED-uri într-un lanț sau conectate în paralel;
• Diagramă de cablare LEDcircuit(e).

Datele brute pot fi preluate din fișa tehnică a diodei.

După ce le introduceți în ferestrele corespunzătoare ale calculatorului, apăsați "Calculați" și veți obține valoarea nominală a rezistorului și puterea acestuia.

Calcularea rezistenței de limitare a curentului

În practică se folosesc două tipuri de calcul - grafic - în funcție de caracteristica volt-ampermetrică a unei diode și matematic - în funcție de datele sale nominale.

Diagramă schematică pentru conectarea emițătorului la sursa de alimentare.

Fig:

• Е - sursa de alimentare, care are valoarea E la ieșire;
• "+"/"-" - polaritatea conexiunii LED-ului: "+" - anod, reprezentat cu un triunghi pe diagrame, "-" - catod, reprezentat cu o liniuță transversală pe diagrame;
• R - rezistența de limitare a curentului;
• U_{a condus} - directă, de asemenea, tensiunea de funcționare;
• I - curentul de funcționare prin dispozitiv;
• vom nota tensiunea de pe rezistor ca fiind U_R.

Apoi, circuitul de calcul va arăta astfel:

Diagramă schematică pentru calcularea rezistenței.

Calculați rezistența de limitare a curentului. Tensiunea U în circuit va fi distribuit după cum urmează:

U = U_R + U_{a condus} sau U_R + I × R_{a condus}, în volți,

unde R_{a condus}- este rezistența diferențială internă a joncțiunii p-n.

Prin conversie matematică se obține formula:

R = (U-U-U_{a condus})/I, în Ohm.

Valoare U_{U condus} pot fi selectate din valorile din fișa tehnică.

Să calculăm valoarea rezistenței de limitare a curentului pentru modelul Cree LED Cree XM-L cu bin T6.

Specificațiile sale: Tipic nominal U_LED = 2,9 V, max. U_LED = 3,5 V, curent de funcționare I_LED=0,7 А.

Pentru calcul se utilizează U_LED = 2,9 В.

R = (U-U-U_{a condus})/I = (5-2,9)/0,7 = 3 Ohm.

Valoarea calculată este de 3 Ohm. Selectați un element cu o toleranță de precizie de ± 5 %. Această precizie este mai mult decât suficientă pentru a seta punctul de funcționare la 700 mA.

Rotunjiți valoarea rezistenței. Acest lucru va reduce curentul, fluxul luminos al diodei și va crește fiabilitatea funcționării printr-un mod termic mai delicat al cristalului.

Calculați puterea disipată necesară pentru acest rezistor:

P = I² × R = 0,7² × 3 = 1,47 W

Rotunjit la cea mai apropiată valoare mai mare, 2 W, pentru a fi siguri.

Scheme de conectare în serie și în paralel LED-urile sunt utilizate pe scară largă și ilustrează caracteristicile acestor conexiuni. Conectarea în serie a acelorași elemente împarte tensiunea de sursă în mod egal între ele. În cazul unor rezistențe interne diferite, este proporțională cu rezistențele. În cazul conexiunii în paralel, tensiunea este aceeași, iar curentul este invers proporțional cu rezistențele interne ale elementelor.

Cu LED-uri în conexiune în serie

Într-o conexiune în serie, prima diodă din lanț are anodul conectat la "+" al sursei de alimentare, iar catodul său la anodul celei de-a doua diode. Și așa mai departe până la ultima diodă din lanț, al cărei catod este conectat la "-" al sursei de alimentare. Curentul într-un circuit în serie este același în toate elementele sale. Adică, este de aceeași mărime prin orice dispozitiv luminos. Rezistența internă a unui deschis, adică a cristalului emițător de lumină este de ordinul zecilor sau sutelor de ohmi. Dacă prin circuit trec 15-20 mA la o rezistență de 100 ohmi, la fiecare element vor fi 1,5-2 V. Suma tensiunilor de la toate dispozitivele trebuie să fie mai mică decât cea a sursei de alimentare. Diferența este de obicei amortizată cu un rezistor special, care are două funcții:

• Limitează curentul nominal de funcționare;
• Furnizează tensiunea nominală directă la LED.

Citește și

Conectarea unui LED la 12 volți

 

În conexiune paralel

Conectarea paralelă se poate face în două moduri.

Schema electrică a conexiunii în paralel.

Imaginea de sus arată cum conexiunea nu este de dorit. În cazul acestei conexiuni, aceeași rezistență va asigura egalitatea curenților numai atunci când cristalele sunt perfecte și lungimea conductoarelor de alimentare este aceeași. Dar dispersia parametrilor dispozitivelor semiconductoare în timpul fabricării nu permite ca acestea să fie identice. Iar selectarea acelorași crește dramatic prețul. Diferența poate fi de până la 50-70% sau chiar mai mult.. Asamblând designul, veți obține o diferență de cel puțin 50-70% în ceea ce privește luminescența. În plus, defectarea unui radiator va schimba funcționarea tuturor radiatoarelor: dacă circuitul este întrerupt, unul se va stinge, celelalte vor străluci cu 33% mai mult și se vor încălzi. Supraîncălzirea va contribui la degradarea acestora - o schimbare a nuanței de strălucire și o reducere a luminozității.

În cazul unui scurtcircuit datorat supraîncălzirii și arderii cristalului, rezistența de limitare a curentului poate ceda.

Varianta inferioară permite setarea punctului de funcționare corect al oricărei diode, chiar dacă acestea au puteri nominale diferite.

Circuit de conectare serie-paralel a dispozitivelor.

Trei elemente LED și o rezistență de limitare a curentului sunt conectate în serie la 4,5 V. Lanțurile rezultate sunt conectate în paralel. Fiecare diodă transportă 20 mA și toate împreună 60 mA. La fiecare dintre ele se obține mai puțin de 1,5 V, iar la limitatorul de curent se obține cel puțin 0,2-0,5 V. Interesant este că, dacă utilizați o sursă de alimentare de 4,5 V, numai diodele infraroșii cu o tensiune directă mai mică de 1,5 V pot funcționa cu aceasta, sau trebuie să măriți sursa de alimentare la cel puțin 5 V.

Conectarea directă în paralel a elementelor LED (partea superioară a circuitului) nu este recomandată din cauza variației parametrilor cu 30-50% și mai mult. Folosiți o schemă cu rezistențe individuale pentru fiecare diodă (partea inferioară) și conectați perechile diodă-rezistor în paralel.

Atunci când un singur LED

Rezistor pentru un singur LED se utilizează numai pentru puteri de până la 50-100 mW. La valori mai mari ale puterii, eficiența circuitului de putere scade simțitor.

În cazul în care tensiunea de funcționare directă a diodei este mult mai mică decât tensiunea de alimentare, utilizarea unei rezistențe de limitare duce la pierderi mari. Energia electrică de înaltă calitate și stabilitate, cu unda filtrată cu grijă, furnizată de 3-5 tipuri de protecție a surselor de alimentare, nu este transformată în lumină, ci pur și simplu disipată pasiv sub formă de căldură.

Pentru ieșiri de mare putere se utilizează următoarele drivere șoferi - Limitatoare de curent cu valori nominale de curent.

Folosirea unei rezistențe de limitare a curentului pentru a seta regimul de funcționare LED - este o modalitate simplă și fiabilă de a asigura funcționarea optimă a LED-ului.

Exemple video de calcul simplu al rezistenței.

Dar cu o putere a diodelor de peste sute de miliwați trebuie să utilizați surse sau drivere de stabilizare a curentului autonome sau încorporate.