Com calcular la resistència LED - fórmules amb exemples + calculadora en línia
Els LED de diferents tons de color tenen diferents tensions de funcionament directe. S'estableixen escollint la resistència limitadora de corrent del LED. Per portar el dispositiu d'il·luminació al mode nominal, cal alimentar la unió p-n amb un corrent de treball. Per fer-ho, calculeu la resistència del LED.
Taula de voltatge LED en funció del color
Les tensions de funcionament dels LED són diferents. Depenen dels materials de la unió p-n semiconductora i estan relacionades amb la longitud d'ona d'emissió de llum, és a dir. ombra de color brillant.
A continuació es mostra la taula de modes nominals de diferents tons de color per calcular la resistència a l'amortiment.
| Color brillant | Tensió directa, V |
|---|---|
| Tons de blanc | 3–3,7 |
| Vermell | 1,6-2,03 |
| taronja | 2,03-2,1 |
| groc | 2,1-2,2 |
| verd | 2,2-3,5 |
| Blau | 2,5-3,7 |
| violeta | 2,8-4,04 |
| infrarojos | No més d'1,9 |
| UV | 3,1-4,4 |
Es pot veure a la taula que 3 volts poden encendre emissors de tot tipus de resplendor, excepte aparells amb un tint blanc, parcialment violeta i tots els ultraviolats. Això es deu al fet que cal "gastar" part de la tensió d'alimentació per limitar el corrent a través del cristall.
Amb fonts d'alimentació de 5, 9 o 12 V, podeu alimentar díodes individuals o les seves cadenes en sèrie de 3 i 5-6 peces.
Les cadenes en sèrie redueixen la fiabilitat dels dispositius en què s'utilitzen aproximadament un factor corresponent al nombre de LED. I la connexió en paral·lel augmenta la fiabilitat en la mateixa proporció: 2 cadenes - 2 vegades, 3 - 3 vegades, etc.
Però la durada del seu funcionament, sense precedents per a fonts de llum, de 30-50 a 130-150 mil hores, justifica la caiguda de la fiabilitat, perquè. la vida útil del dispositiu depèn d'això. Fins i tot 30-50 mil hores de treball durant 5 hores al dia - 4 hores al vespre i 1 al matí cada dia són 16-27 anys de feina. Durant aquest temps, la majoria dels llums quedaran obsolets i seran eliminats. Per tant, la connexió en sèrie és àmpliament utilitzada per tots els fabricants de dispositius LED.
Calculadora en línia per calcular LED
Per al càlcul automàtic, necessitareu les dades següents:
- font o tensió d'alimentació, V;
- tensió directa nominal del dispositiu, V;
- corrent de funcionament nominal directe, mA;
- el nombre de LEDs en una cadena o connectats en paral·lel;
- Diagrama de cablejat LED(s).
Les dades inicials es poden extreure del passaport del díode.
Després d'introduir-los a les finestres corresponents de la calculadora, feu clic al botó "Calcular" i obteniu el valor nominal de la resistència i la seva potència.
Càlcul del valor de la resistència-limitador de corrent
A la pràctica, s'utilitzen dos tipus de càlcul: gràfic, segons la característica de tensió actual d'un díode determinat, i matemàtic, segons les dades del seu passaport.
A la imatge:
- E - una font d'alimentació amb un valor de E a la sortida;
- "+" / "-" - la polaritat de la connexió LED: "+" - ànode, mostrat com un triangle als diagrames, "-" - càtode, als diagrames - un guió transversal;
- R - Resistència limitadora de corrent;
- Uconduït - directe, també és la tensió de funcionament;
- jo - corrent de funcionament a través del dispositiu;
- el voltatge a través de la resistència es denota com UR.
Aleshores, l'esquema de càlcul tindrà la forma:
Calcula la resistència per limitar el corrent. Voltatge U distribuïts en la cadena així:
U = UR + Uconduït o UR + I×Rconduït, en volts,
on Rconduït- Resistència diferencial interna de la unió p-n.
Per transformacions matemàtiques, obtenim la fórmula:
R = (U-Uconduït)/I, en Ohm.
el valor Uconduït es pot seleccionar entre els valors del passaport.
Calculem el valor de la resistència limitadora de corrent per al model Cree LED Cree XM–L, que té un contenidor T6.
Dades del seu passaport: nominals típics ULED = 2,9 V màxim ULED = 3,5 V, corrent de funcionament joLED\u003d 0,7 A.
Per al càlcul fem servir ULED = 2,9 V.
R = (U-Uconduït) / I \u003d (5-2,9) / 0,7 \u003d 3 Ohms.
El valor calculat és de 3 ohms. Seleccionem un element amb una tolerància de precisió de ± 5%. Aquesta precisió és més que suficient per establir el punt de funcionament a 700 mA.
Arrodoneix el valor de la resistència. Això reduirà el corrent, el flux lluminós del díode i augmentarà la fiabilitat del funcionament amb un règim tèrmic més suau del cristall.
Calculeu la potència dissipada necessària per a aquesta resistència:
P = I² × R = 0,7² × 3 = 1,47 W
Per fiabilitat, l'arrodonim al valor més gran més proper: 2 watts.
Esquemes en sèrie i paral·lel Els LED s'utilitzen àmpliament i mostren les característiques d'aquest tipus de connexions. La connexió d'elements idèntics en sèrie divideix la tensió de la font per igual entre ells. Amb diferents resistències internes - en proporció a les resistències. Quan es connecta en paral·lel, la tensió és la mateixa i el corrent és inversament proporcional a les resistències internes dels elements.
Quan es connecta en LED en sèrie
Quan es connecta en sèrie, el primer díode de la cadena està connectat per l'ànode al "+" de la font d'alimentació i pel càtode a l'ànode del segon díode. I així successivament fins a l'últim de la cadena, el càtode de la qual està connectat a la font "-". El corrent en un circuit en sèrie és el mateix en tots els seus elements. Aquells. a través de qualsevol dispositiu de llum és de la mateixa magnitud. La resistència interna de l'obert, és a dir. que emet un cristall de llum, és de desenes o centenars d'ohms. Si 15-20 mA flueixen pel circuit amb una resistència de 100 ohms, aleshores cada element tindrà 1,5-2 V. La suma de les tensions de tots els dispositius hauria de ser inferior a la de la font d'alimentació. La diferència normalment s'apaga amb una resistència especial que realitza dues funcions:
- limita el corrent nominal de funcionament;
- proporciona la tensió directa nominal al LED.
Quan es connecta en paral·lel
La connexió en paral·lel es pot fer de dues maneres.
La imatge superior mostra com activar-lo no és desitjable. Amb aquesta connexió, una resistència garantirà la igualtat de corrents només amb cristalls ideals i la mateixa longitud dels cables conductors. Però la variació dels paràmetres dels dispositius semiconductors durant la fabricació no permet fer-los iguals. I la selecció de la mateixa - augmenta dràsticament el preu. La diferència pot arribar al 50-70% o més. Després d'haver muntat l'estructura, obtindreu una diferència de resplendor d'almenys un 50-70%. A més, la fallada d'un emissor canviarà el funcionament de tots: si el circuit està trencat, un s'apagarà, la resta brillarà més en un 33% i començarà a escalfar-se més. El sobreescalfament contribuirà a la seva degradació: un canvi en l'ombra de la brillantor i una disminució de la brillantor.
En cas d'un curtcircuit com a resultat del sobreescalfament i la combustió del cristall, la resistència limitadora de corrent pot fallar.
L'opció inferior us permet establir el punt de funcionament desitjat de qualsevol díode, fins i tot amb la seva potència nominal diferent.
Per a una tensió de 4,5 V, es connecten en sèrie tres elements LED i una resistència limitadora de corrent. Les cadenes resultants estan connectades en paral·lel. 20 mA flueixen per cada díode i 60 mA flueixen per tots junts. En cadascun d'ells resulta menys d'1,5 V, i al limitador de corrent, no menys de 0,2-0,5 V. Curiosament, si utilitzeu una font d'alimentació de 4,5 V, només els díodes infrarojos poden funcionar amb una tensió directa de menys d'1,5 V, o bé cal augmentar el subministrament fins a almenys 5 V.
No es recomana la connexió directa en paral·lel dels elements LED (part superior del circuit) a causa de la dispersió dels paràmetres del 30-50% o més.Utilitzeu un circuit amb resistències individuals per a cada díode (part inferior) i ja connecteu parells de díode-resistència en paral·lel.
Quan un LED
Resistència per LED individual s'utilitza només a les seves potències de fins a 50-100 mW. A valors de potència elevats, l'eficiència del circuit de potència disminueix notablement.
Si la tensió de treball directe del díode és significativament menor que la tensió d'alimentació, l'ús d'una resistència limitadora comporta grans pèrdues. Potència d'alta qualitat i estabilitat, amb ondulacions acuradament filtrades, proporcionada per 3-5 tipus de protecció de la font d'alimentació no es converteix en llum, sinó que simplement es dissipa passivament en forma de calor.
A grans potències van conductors – estabilitzadors de corrent de valor nominal.
Utilitzant una resistència limitadora de corrent per establir el funcionament Característiques del LED és una manera senzilla i fiable d'assegurar el seu funcionament òptim.
Vídeo exemples del càlcul més senzill de la resistència.
Però amb una potència de díode de més de cent miliwatts, cal utilitzar fonts d'estabilització o controladors de corrent autònomes o integrades.
