Kaip apskaičiuoti LED rezistorių - formulės su pavyzdžiais + internetinis skaičiuotuvas

Įvairių atspalvių šviesos diodai turi skirtingą tiesioginę darbo įtampą. Jie nustatomi pasirenkant srovę ribojančią šviesos diodo varžą. Norėdami įjungti apšvietimo įrenginį į vardinį režimą, turite maitinti p-n jungtį su darbo srove. Norėdami tai padaryti, apskaičiuokite šviesos diodo rezistorių.

LED įtampos lentelė priklausomai nuo spalvos

Šviesos diodų darbinė įtampa skiriasi. Jos priklauso nuo puslaidininkio p-n sandūros medžiagų ir yra susijusios su šviesos emisijos bangos ilgiu, t.y. švytinčios spalvos atspalvis.

Žemiau pateikiama skirtingų spalvų atspalvių vardinių režimų lentelė slopinimo varžai apskaičiuoti.

Iš lentelės matyti, kad 3 voltai gali įjungti visų tipų spindesius, išskyrus prietaisus su baltu atspalviu, iš dalies violetiniu ir visiškai ultravioletiniu. Taip yra dėl to, kad reikia „išleisti“ dalį maitinimo įtampos, kad apribotumėte srovę per kristalą.

Su 5, 9 arba 12 V maitinimo šaltiniais galite maitinti pavienius diodus arba jų serijines grandines iš 3 ir 5-6 dalių.

Serijinės grandinės sumažina įrenginių, kuriuose jos naudojamos, patikimumą maždaug koeficientu, atitinkančiu šviesos diodų skaičių. Ir lygiagretus sujungimas padidina patikimumą ta pačia proporcija: 2 grandinės - 2 kartus, 3 - 3 kartus ir tt.

Tačiau jų veikimo trukmė, beprecedentė šviesos šaltiniams, nuo 30–50 iki 130–150 tūkstančių valandų, pateisina patikimumo sumažėjimą, nes. nuo to priklauso prietaiso tarnavimo laikas. Net 30-50 tūkstančių valandų darbo 5 valandas per dieną - 4 valandos vakaro ir 1 ryto kiekvieną dieną yra 16-27 darbo metai. Per šį laiką dauguma lempų pasens ir bus pašalintos. Todėl nuoseklųjį ryšį plačiai naudoja visi LED įrenginių gamintojai.

Internetinis skaičiuotuvas šviesos diodams apskaičiuoti

Norint atlikti automatinį skaičiavimą, jums reikės šių duomenų:

• šaltinio arba maitinimo įtampa, V;
• prietaiso vardinė tiesioginė įtampa, V;
• nuolatinė vardinė darbinė srovė, mA;
• grandinėje arba lygiagrečiai sujungtų šviesos diodų skaičius;
• LED laidų schema(s).

Pradinius duomenis galima paimti iš diodo paso.

Įvedę juos į atitinkamus skaičiuoklės langus, spustelėkite mygtuką „Apskaičiuoti“ ir gaukite nominalią rezistoriaus vertę ir jo galią.

Rezistoriaus-srovės ribotuvo vertės apskaičiavimas

Praktikoje naudojami du skaičiavimo tipai – grafinis, pagal konkretaus diodo srovės-įtampos charakteristikas, ir matematinis – pagal jo paso duomenis.

Scheminė emiterio prijungimo prie maitinimo šaltinio schema.

Nuotraukoje:

• E - maitinimo šaltinis, kurio išėjime yra E vertė;
• "+" / "-" - LED jungties poliškumas: "+" - anodas, diagramose parodytas trikampiu, "-" - katodas, diagramose - skersinis brūkšnys;
• R – srovės ribojimo varža;
• U_vadovavo - tiesioginė, tai taip pat yra darbinė įtampa;
• aš - darbinė srovė per įrenginį;
• įtampa per rezistorių žymima U_R.

Tada skaičiavimo schema bus tokia:

Rezistoriaus skaičiavimo schema.

Apskaičiuokite varžą, kad apribotumėte srovę. Įtampa U paskirstytas grandinėje taip:

U = U_R + U_vadovavo arba U_R + I×R_vadovavo, voltais,

kur R_vadovavo- p-n sandūros vidinė diferencinė varža.

Matematinės transformacijos būdu gauname formulę:

R = (U-U_vadovavo)/I, Ohm.

vertė U_vadovavo galima pasirinkti iš paso verčių.

Apskaičiuokime srovę ribojančio rezistoriaus reikšmę Cree LED modeliui Cree XM–L, turinčiam T6 bin.

Jo paso duomenys: tipinis vardinis U_LED = maksimali 2,9 V U_LED = 3,5 V, darbinė srovė aš_LED\u003d 0,7 A.

Skaičiavimui naudojame U_LED = 2,9 V.

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

Apskaičiuota vertė yra 3 omai. Mes pasirenkame elementą, kurio tikslumo paklaida yra ± 5%. Šio tikslumo daugiau nei pakanka, kad darbo taškas būtų nustatytas ties 700 mA.

Suapvalinkite pasipriešinimo vertę. Tai sumažins srovę, diodo šviesos srautą ir padidins veikimo patikimumą švelnesniu kristalo terminiu režimu.

Apskaičiuokite reikalingą šio rezistoriaus galios sklaidą:

P = I² × R = 0,7² × 3 = 1,47 W

Dėl patikimumo suapvaliname iki artimiausios didesnės vertės – 2 vatų.

Serijos ir lygiagrečios schemos Šviesos diodai yra plačiai naudojami ir parodo šių tipų jungčių ypatybes. Identiškus elementus jungiant nuosekliai, šaltinio įtampa tarp jų padalijama po lygiai. Su skirtingomis vidinėmis varžomis – proporcingai varžoms. Lygiagrečiai prijungus, įtampa yra vienoda, o srovė yra atvirkščiai proporcinga elementų vidinėms varžoms.

Kai prijungtas nuosekliai LED

Kai jungiamas nuosekliai, pirmasis grandinės diodas anodu yra prijungtas prie maitinimo šaltinio „+“, o katodas - su antrojo diodo anodu. Ir taip iki paskutinės grandinėje, kurios katodas prijungtas prie „-“ šaltinio. Srovė nuosekliojoje grandinėje yra vienoda visuose jos elementuose. Tie. per bet kurį šviesos prietaisą jis yra tokio pat dydžio. Atviro vidinė varža, t.y. skleidžiantis šviesos kristalą, yra dešimtys ar šimtai omų. Jei per grandinę teka 15-20 mA esant 100 omų varžai, tada kiekvienas elementas turės 1,5-2 V. Visų įrenginių įtampų suma turi būti mažesnė nei maitinimo šaltinio. Skirtumas paprastai užgesinamas specialiu rezistoriumi, kuris atlieka dvi funkcijas:

• riboja vardinę darbinę srovę;
• suteikia vardinę tiesioginę įtampą šviesos diodui.

Taip pat skaitykite

Šviesos diodo prijungimas prie 12 voltų

 

Kai prijungtas lygiagrečiai

Lygiagretus ryšys gali būti atliekamas dviem būdais.

Lygiagrečios jungties elektros grandinė.

Viršutiniame paveikslėlyje parodyta, kaip tai įjungti nepageidautina. Su šia jungtimi viena varža užtikrins srovių lygybę tik esant idealiems kristalams ir vienodo ilgio švino laidams. Tačiau puslaidininkinių įtaisų parametrų kitimas gamybos metu neleidžia jų padaryti vienodų. Ir tokių pačių pasirinkimas - smarkiai padidina kainą. Skirtumas gali siekti 50-70% ar daugiau. Surinkę konstrukciją gausite mažiausiai 50–70% švytėjimo skirtumą. Be to, vieno emiterio gedimas pakeis visų darbą: nutrūkus grandinei užges vienas, likusieji švies 33% ryškiau ir pradės labiau kaisti. Perkaitimas prisidės prie jų degradacijos - pasikeis švytėjimo atspalvis ir sumažės ryškumas.

Įvykus trumpajam jungimui dėl perkaitimo ir kristalo degimo, srovės ribojimo varža gali sugesti.

Apatinė parinktis leidžia nustatyti norimą bet kurio diodo veikimo tašką, net ir esant skirtingai vardinei galiai.

Įrenginių nuoseklaus lygiagretaus sujungimo schema.

4,5 V įtampai trys LED elementai ir viena srovės ribojimo varža yra sujungti nuosekliai. Gautos grandinės yra sujungtos lygiagrečiai. Per kiekvieną diodą teka 20 mA, o per visus kartu teka 60 mA. Ant kiekvieno iš jų jis pasirodo mažesnis nei 1,5 V, o ant srovės ribotuvo - ne mažiau kaip 0,2-0,5 V. Įdomu tai, kad jei naudojate 4,5 V maitinimo šaltinį, tada su juo gali dirbti tik infraraudonieji diodai, kurių tiesioginė įtampa mažiau nei 1,5 V arba reikia padidinti maitinimą bent iki 5 V.

Tiesiogiai lygiagrečiai jungti LED elementus (viršutinę grandinės dalį) nerekomenduojama, nes parametrų sklaida 30-50% ar daugiau.Kiekvienam diodui (apatinė dalis) naudokite grandinę su atskiromis varžomis ir jau lygiagrečiai prijunkite diodų rezistorių poras.

Kai vienas šviesos diodas

Rezistorius vienam LED jis naudojamas tik jų galiomis iki 50-100 mW. Esant didelėms galios vertėms, maitinimo grandinės efektyvumas žymiai sumažėja.

Jei diodo tiesioginė darbinė įtampa yra žymiai mažesnė už maitinimo įtampą, naudojant ribojantį rezistorių atsiranda didelių nuostolių. Aukštos kokybės ir stabilumo galia, su kruopščiai filtruotais raibuliukais, suteikiama 3-5 maitinimo šaltinio apsaugos tipų ne paverčiama šviesa, o tiesiog pasyviai išsklaido šilumos pavidalu.

Turėdami dideles galias jie eina vairuotojai – nominalios vertės srovės stabilizatoriai.

Srovę ribojančio rezistoriaus naudojimas darbui nustatyti LED charakteristikos yra paprastas ir patikimas būdas užtikrinti optimalų jo veikimą.

Paprasčiausio pasipriešinimo skaičiavimo vaizdo pavyzdžiai.

Tačiau esant didesnei nei šimto milivatų diodo galiai, būtina naudoti autonominius arba įmontuotus srovės stabilizavimo šaltinius arba tvarkykles.