Как да изчислим LED резистор - формули с примери + онлайн калкулатор

Светодиодите с различни нюанси на цвета имат различни директни работни напрежения. Те се задават чрез избор на токоограничаващо съпротивление на светодиода. За да приведете осветителното устройство в номиналния режим, трябва да захранвате p-n прехода с работен ток. За да направите това, изчислете резистора за светодиода.

Таблица на LED напрежението в зависимост от цвета

Работните напрежения на светодиодите са различни. Те зависят от материалите на полупроводниковия p-n преход и са свързани с дължината на вълната на светлинното излъчване, т.е. цвят на сияние.

Таблицата с номинални режими на различни нюанси на цвета за изчисляване на съпротивлението на затихване е дадена по-долу.

От таблицата се вижда, че 3 волта могат да включват излъчватели на всички видове сияние, с изключение на устройства с бял нюанс, частично виолетов и изцяло ултравиолетов. Това се дължи на факта, че трябва да „изхарчите“ част от захранващото напрежение за ограничаване на тока през кристала.

С захранвания от 5, 9 или 12 V можете да захранвате единични диоди или техните серийни вериги от 3 и 5-6 броя.

Серийните вериги намаляват надеждността на устройствата, в които се използват, с около коефициент, съответстващ на броя на светодиодите. А паралелното свързване повишава надеждността в същата пропорция: 2 вериги - 2 пъти, 3 - 3 пъти и т.н.

Но продължителността на тяхната работа, безпрецедентна за източниците на светлина, от 30-50 до 130-150 хиляди часа, оправдава спада в надеждността, т.к. от това зависи експлоатационният живот на устройството. Дори 30-50 хиляди часа работа по 5 часа на ден - 4 часа вечер и 1 сутрин всеки ден е 16-27 години работа. През това време повечето от лампите ще бъдат остарели и ще бъдат изхвърлени. Следователно серийната връзка се използва широко от всички производители на LED устройства.

Онлайн калкулатор за изчисляване на светодиоди

За автоматично изчисление ще ви трябват следните данни:

• източник или захранващо напрежение, V;
• номинално напрежение напред на устройството, V;
• постоянен номинален работен ток, mA;
• броят на светодиодите във верига или свързани паралелно;
• Схема на свързване на LED(с).

Първоначалните данни могат да бъдат взети от паспорта на диода.

След като ги въведете в съответните прозорци на калкулатора, щракнете върху бутона "Изчисли" и вземете номиналната стойност на резистора и неговата мощност.

Изчисляване на стойността на ограничителя на резисторния ток

На практика се използват два вида изчисления - графични, според характеристиката на токовото напрежение на конкретен диод, и математически - според паспортните му данни.

Схематична диаграма на свързване на емитера към източника на захранване.

На изображението:

• Е - източник на захранване със стойност E на изхода;
• "+" / "-" - полярността на свързването на светодиода: "+" - анод, показан като триъгълник на диаграмите, "-" - катод, на диаграмите - напречно тире;
• Р – токоограничаващо съпротивление;
• У_водено - директно, това е и работното напрежение;
• аз - работен ток през устройството;
• напрежението на резистора се обозначава с U_Р.

Тогава схемата за изчисление ще приеме формата:

Схема за изчисляване на резистора.

Изчислете съпротивлението за ограничаване на тока. Волтаж У разпределени във веригата по следния начин:

U = U_Р + U_водено или U_Р + I×R_водено, във волтове,

където Р_водено- вътрешно диференциално съпротивление на p-n прехода.

Чрез математически трансформации получаваме формулата:

R = (U-U_водено)/I, в ома.

стойността У_водено може да бъде избран от паспортни стойности.

Нека изчислим стойността на токоограничаващия резистор за модела Cree LED Cree XM–L, който има T6 bin.

Паспортните му данни: типичен номинал У_LED = 2,9 V максимум У_LED = 3,5 V, работен ток аз_LED\u003d 0,7 A.

За изчисление използваме У_LED = 2,9 V.

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

Изчислената стойност е 3 ома. Избираме елемент с толеранс на точност ± 5%. Тази точност е повече от достатъчна, за да зададе работната точка на 700 mA.

Закръглете стойността на съпротивлението. Това ще намали тока, светлинния поток на диода и ще увеличи надеждността на работа с по-щадящ топлинен режим на кристала.

Изчислете необходимото разсейване на мощността за този резистор:

P = I² × R = 0,7² × 3 = 1,47 W

За надеждност го закръгляме до най-близката по-голяма стойност - 2 вата.

Серийни и паралелни схеми Светодиодите са широко използвани и показват характеристиките на тези видове връзки. Свързването на идентични елементи последователно разделя напрежението на източника по равно между тях. С различни вътрешни съпротивления - пропорционално на съпротивленията. При паралелно свързване напрежението е същото, а токът е обратно пропорционален на вътрешните съпротивления на елементите.

Когато е свързан последователно LED

Когато е свързан последователно, първият диод във веригата е свързан от анода към „+“ на източника на захранване, а от катода към анода на втория диод. И така до последния във веригата, чийто катод е свързан с източника "-". Токът в последователната верига е еднакъв във всички нейни елементи. Тези. през всяко светлинно устройство е със същата величина. Вътрешното съпротивление на отвореното, т.е. излъчващ светлинен кристал, е десетки или стотици ома. Ако 15-20 mA протича през веригата при съпротивление от 100 ома, тогава всеки елемент ще има 1,5-2 V. Сумата от напреженията на всички устройства трябва да бъде по-малка от тази на източника на захранване. Разликата обикновено се гаси със специален резистор, който изпълнява две функции:

• ограничава номиналния работен ток;
• осигурява номиналното напрежение напред към светодиода.

Прочетете също

Свързване на светодиод към 12 волта

 

При паралелно свързване

Паралелното свързване може да се извърши по два начина.

Електрическа верига на паралелно свързване.

Горната снимка показва как да активирате не е желателно. При тази връзка едно съпротивление ще осигури равенство на токовете само с идеални кристали и еднаква дължина на проводниците. Но промяната в параметрите на полупроводниковите устройства по време на производството не прави възможно те да бъдат еднакви. И изборът на същото - драстично увеличава цената. Разликата може да достигне 50-70% или повече. След като сглобите конструкцията, ще получите разлика в блясъка от поне 50-70%. В допълнение, повредата на един емитер ще промени работата на всички: ако веригата е счупена, един ще изгасне, останалите ще светят по-ярко с 33% и ще започнат да се нагряват повече. Прегряването ще допринесе за тяхното разграждане - промяна в сянката на сиянието и намаляване на яркостта.

В случай на късо съединение в резултат на прегряване и изгаряне на кристала, токоограничаващото съпротивление може да се повреди.

Долната опция ви позволява да зададете желаната работна точка на всеки диод, дори с различната им номинална мощност.

Схема на серийно-паралелно свързване на устройства.

За напрежение 4,5 V три LED елемента и едно токоограничаващо съпротивление са свързани последователно. Получените вериги са свързани паралелно. 20 mA преминават през всеки диод, а 60 mA преминават през всички заедно. На всеки от тях се оказва по-малко от 1,5 V, а на ограничителя на тока - не по-малко от 0,2-0,5 V. Интересното е, че ако използвате захранване от 4,5 V, тогава само инфрачервените диоди могат да работят с него с напрежение напред от по-малко от 1,5 V или трябва да увеличите захранването до поне 5 V.

Директно паралелно свързване на LED елементи (горната част на веригата) не се препоръчва поради разпределението на параметрите от 30-50% или повече.Използвайте схема с индивидуални съпротивления за всеки диод (долната част) и вече свържете двойки диод-резистор паралелно.

Когато един светодиод

Резистор за единичен светодиод използва се само при мощности до 50-100 mW. При високи стойности на мощността ефективността на захранващата верига намалява значително.

Ако предното работно напрежение на диода е значително по-малко от напрежението на захранването, използването на ограничаващ резистор води до големи загуби. Мощността с високо качество и стабилност, с внимателно филтрирани вълни, осигурена от 3-5 вида защита на захранването, не се превръща в светлина, а просто се разсейва пасивно под формата на топлина.

При високи мощности отиват шофьори – токови стабилизатори с номинална стойност.

Използване на токоограничаващ резистор за настройка на работата LED характеристики е прост и надежден начин да осигурите оптималната му работа.

Видео примери за най-простото изчисление на съпротивлението.

Но с мощност на диода повече от сто миливата е необходимо да се използват автономни или вградени източници на стабилизация на тока или драйвери.