Kako izračunati LED otpornik - formule s primjerima + online kalkulator

LED diode različitih nijansi boje imaju različite izravne radne napone. Postavljaju se odabirom strujnog ograničavajućeg otpora LED-a. Da biste rasvjetni uređaj doveli u nominalni način rada, morate napajati p-n spoj radnom strujom. Da biste to učinili, izračunajte otpornik za LED.

Tablica LED napona ovisno o boji

Radni naponi LED dioda su različiti. Oni ovise o materijalima poluvodičkog p-n spoja i povezani su s valnom duljinom emisije svjetlosti, t.j. nijansa boje sjaja.

Tablica nazivnih modova različitih nijansi boja za izračun otpora prigušenja data je u nastavku.

Iz tablice se vidi da 3 volta mogu uključiti emitere svih vrsta sjaja, osim uređaja s bijelom bojom, djelomično ljubičastom i potpuno ultraljubičastom. To je zbog činjenice da morate "potrošiti" dio napona napajanja na ograničavanje struje kroz kristal.

S napajanjem od 5, 9 ili 12 V možete napajati pojedinačne diode ili njihove serijske lance od 3 i 5-6 komada.

Serijski lanci smanjuju pouzdanost uređaja u kojima se koriste za otprilike faktor koji odgovara broju LED dioda. A paralelna veza povećava pouzdanost u istom omjeru: 2 lanca - 2 puta, 3 - 3 puta, itd.

No, trajanje njihovog rada, bez presedana za izvore svjetlosti, od 30-50 do 130-150 tisuća sati, opravdava pad pouzdanosti, jer. vijek trajanja uređaja ovisi o tome. Čak 30-50 tisuća sati rada po 5 sati dnevno - 4 sata navečer i 1 ujutro svaki dan je 16-27 godina rada. Tijekom tog vremena većina svjetiljki će zastarjeti i bit će zbrinute. Stoga serijski priključak naširoko koriste svi proizvođači LED uređaja.

Online kalkulator za izračun LED dioda

Za automatski izračun trebat će vam sljedeći podaci:

• napon izvora ili napajanja, V;
• nazivni prednji napon uređaja, V;
• izravna nazivna radna struja, mA;
• broj LED dioda u lancu ili spojenih paralelno;
• LED dijagram ožičenja(s).

Početni podaci mogu se uzeti iz putovnice diode.

Nakon što ih unesete u odgovarajuće prozore kalkulatora, kliknite na gumb "Izračunaj" i dobijete nazivnu vrijednost otpornika i njegovu snagu.

Proračun vrijednosti graničnika struje otpornika

U praksi se koriste dvije vrste izračuna - grafički, prema strujno-naponskoj karakteristici određene diode, i matematički - prema podacima iz njezine putovnice.

Shematski dijagram spajanja emitera na izvor napajanja.

na slici:

• E - izvor napajanja s vrijednošću E na izlazu;
• "+" / "-" - polaritet LED veze: "+" - anoda, prikazana kao trokut na dijagramima, "-" - katoda, na dijagramima - poprečna crtica;
• R – strujni otpor;
• U_vodio - izravni, to je i radni napon;
• ja - radna struja kroz uređaj;
• napon na otporniku se označava kao U_R.

Tada će shema izračuna poprimiti oblik:

Shema za izračun otpornika.

Izračunajte otpor za ograničavanje struje. napon U raspoređeni u lancu ovako:

U = U_R + U_vodio ili U_R + I×R_vodio, u voltima,

gdje R_vodio- unutarnji diferencijalni otpor p-n spoja.

Matematičkim transformacijama dobivamo formulu:

R = (U-U_vodio)/I, u Ohmima.

vrijednost U_vodio može se odabrati između vrijednosti putovnice.

Izračunajmo vrijednost otpornika za ograničavanje struje za Cree LED model Cree XM–L koji ima T6 bin.

Podaci o njegovoj putovnici: tipična nominalna U_LED = 2,9 V maksimalno U_LED = 3,5 V, radna struja ja_LED\u003d 0,7 A.

Za izračun koristimo U_LED = 2,9 V.

R = (U-U_vodio) / I \u003d (5-2,9) / 0,7 \u003d 3 Ohma.

Izračunata vrijednost je 3 oma. Odabiremo element s tolerancijom točnosti od ± 5%. Ova je točnost više nego dovoljna za postavljanje radne točke na 700 mA.

Zaokružite vrijednost otpora. To će smanjiti struju, svjetlosni tok diode i povećati pouzdanost rada uz nježniji toplinski režim kristala.

Izračunajte potrebnu disipaciju snage za ovaj otpornik:

P = I² × R = 0,7² × 3 = 1,47 W

Radi pouzdanosti, zaokružujemo je na najbližu veću vrijednost - 2 vata.

Serijske i paralelne sheme LED diode se široko koriste i pokazuju značajke ovih vrsta veza. Povezivanje identičnih elemenata u seriju dijeli napon izvora između njih jednako. S različitim unutarnjim otporima - proporcionalno otporima. Kada je spojen paralelno, napon je isti, a struja je obrnuto proporcionalna unutarnjim otporima elemenata.

Kada je spojen serijski LED

Kada je spojena u seriju, prva dioda u lancu je spojena anodom na “+” izvora napajanja, a katodom s anodom druge diode. I tako sve do posljednjeg u lancu, čija je katoda spojena na "-" izvor. Struja u serijskom krugu jednaka je u svim njegovim elementima. Oni. kroz bilo koji svjetlosni uređaj iste je veličine. Unutarnji otpor otvorenog, t.j. emitujući svjetlosni kristal, iznosi desetke ili stotine oma. Ako 15-20 mA teče kroz krug uz otpor od 100 ohma, tada će svaki element imati 1,5-2 V. Zbroj napona na svim uređajima trebao bi biti manji od napona izvora napajanja. Razlika se obično gasi posebnim otpornikom koji obavlja dvije funkcije:

• ograničava nazivnu radnu struju;
• daje nazivni prednji napon za LED.

Pročitajte također

Spajanje LED na 12 volti

 

Kada je spojen paralelno

Paralelno spajanje može se izvesti na dva načina.

Električni krug paralelne veze.

Gornja slika pokazuje kako to omogućiti nije poželjno. S ovom vezom jedan otpor će osigurati jednakost struja samo kod idealnih kristala i iste duljine vodećih žica. Ali varijacije u parametrima poluvodičkih uređaja tijekom proizvodnje ne omogućuju da budu isti. A odabir istih - dramatično povećava cijenu. Razlika može doseći 50-70% ili više. Nakon što ste sastavili strukturu, dobit ćete razliku u sjaju od najmanje 50-70%. Osim toga, kvar jednog emitera promijenit će rad svih: ako je krug prekinut, jedan će se ugasiti, ostatak će zasjati jače za 33% i počet će se više zagrijavati. Pregrijavanje će pridonijeti njihovoj degradaciji - promjeni nijanse sjaja i smanjenju svjetline.

U slučaju kratkog spoja kao posljedica pregrijavanja i izgaranja kristala, otpor koji ograničava struju može otkazati.

Donja opcija omogućuje postavljanje željene radne točke bilo koje diode, čak i s njihovom različitom nazivnom snagom.

Shema serijsko-paralelnog povezivanja uređaja.

Za napon od 4,5 V serijski su spojena tri LED elementa i jedan strujni ograničavajući otpor. Rezultirajući lanci povezani su paralelno. Kroz svaku diodu teče 20 mA, a kroz sve zajedno 60 mA. Na svakom od njih ispada manje od 1,5 V, a na graničniku struje - ne manje od 0,2-0,5 V. Zanimljivo je da ako koristite napajanje od 4,5 V, tada samo infracrvene diode mogu raditi s njim s prednjim naponom od manji od 1,5 V, ili trebate povećati napajanje na najmanje 5 V.

Izravno paralelno spajanje LED elemenata (gornji dio kruga) se ne preporučuje zbog razmaka parametara od 30-50% ili više.Koristite sklop s pojedinačnim otporima za svaku diodu (donji dio) i već spojite parove dioda-otpornik paralelno.

Kada jedna LED

Otpornik za jednu LED diodu koristi se samo pri njihovim snagama do 50-100 mW. Pri visokim vrijednostima snage, učinkovitost strujnog kruga značajno se smanjuje.

Ako je naprijed radni napon diode znatno manji od napona napajanja, korištenje ograničavajućeg otpornika dovodi do velikih gubitaka. Snaga visoke kvalitete i stabilnosti, s pažljivo filtriranim mreškanjem, koju osiguravaju 3-5 vrsta zaštite napajanja ne pretvara se u svjetlo, već se jednostavno pasivno raspršuje u obliku topline.

Pri visokim moćima idu vozači – strujni stabilizatori nazivne vrijednosti.

Korištenje otpornika za ograničavanje struje za podešavanje rada LED karakteristike je jednostavan i pouzdan način osiguravanja optimalnog rada.

Video primjeri najjednostavnijeg izračuna otpora.

No, uz snagu diode veću od stotinu milivata, potrebno je koristiti autonomne ili ugrađene izvore stabilizacije struje ili upravljačke programe.