Výpočet a výběr odporu proudového omezovacího rezistoru pro LED – Interlavka

Mnoho uživatelů při připojení diodového pásku nebo samostatné LED ke zdroji energie zjistí, že prvek odmítá svítit podle očekávání nebo, což je ještě horší, prostě shoří.

Jde o to, že uzel je připojen k napájení bez řádné ochrany a předběžných výpočtů.

Tento problém je kupodivu vyřešen velmi snadno. Existuje mnoho online nástrojů, které mohou provádět automatické výpočty, ale ne všem těmto výsledkům lze věřit. A nejlepší je nejprve porozumět principům a poté vše vypočítat ručně kvůli spolehlivosti, zejména proto, že tato operace je poměrně jednoduchá.

Co potřebujete vědět

Pokud najednou neznáte tři Kirchhoffovy zákony (pravidla) pro elektrické obvody, pak se uklidněte, nepotřebujete jejich znalosti. Jediný nutný vzorec popisuje Ohmův zákon pro úsek řetězce.

Zní to takto: proudová síla části obvodu je přímo úměrná napětí a nepřímo úměrná odporu na ní. Nebo toto: proud se rovná napětí děleno odporem (nejzjednodušenější verze).

Vzorec lze v případě potřeby snadno převést na jiné.

To druhé použijeme v našich výpočtech.

V originále je vzorec trochu složitější, protože bere v úvahu vnitřní odpor a EMF samotného zdroje proudu.

Můžeme je ale v daných podmínkách problému klidně ignorovat.

Budeme tedy potřebovat následující parametry:

1. Výstupní charakteristiky proudu a napětí v místě připojení. Pokud se jedná o část obvodu, pak se hodnoty nejlépe měří ampérmetrem a voltmetrem. Pokud je provedeno přímé připojení ke zdroji proudu (může to být usměrňovač, baterie nebo akumulátor), bude stačit znát jejich jmenovité hodnoty uvedené v označení nebo v průvodní dokumentaci.

2. Maximální (maximálně přípustné) a jmenovité hodnoty napájecího napětí a proudu pro připojenou LED. Nejčastěji je poznáte podle označení rádiové komponenty. Pokud se jedná o LED pásek, pak v průvodní dokumentaci.

Výpočet pro sériové připojení

Ve skutečnosti jsou LED v sérii spojené s omezovacím odporem nejběžněji používaným obvodem. Například LED pásek není nic jiného než sada LED zapojených do série.

Rýže. 1. LED pásek

Pro názornost schematický diagram.

Rýže. 2. Schematické schéma

V tomto případě bude rezistor fungovat jako dělič napětí a omezovač proudu.

Vzorec bude vypadat takto.

• R_zlobr – toto je hodnota omezovacího odporu;
• U_Pete — napětí na zdroji energie (nebo v části obvodu, kde je připojena jednotka dioda-odpor);
• U_sd — jmenovité provozní napětí LED (viz technická dokumentace);
• I_sd — jmenovitá (provozní) hodnota proudu LED (viz technická dokumentace k LED).

Pokud potřebujete připojit několik diod najednou, vzorec bude vypadat takto.

Kde N je počet LED zapojených v sérii.

U LED pásků je nutné pracovat s parametry ne jednoho prvku (diody), ale celé sekce najednou (vycházíme z norem na 1 délkový metr, vynásobený počtem skutečně použitých metrů).

Při tomto uspořádání dílů je dovoleno zapojovat pouze diody, které jsou parametry identické (samotné fungují jako děliče napětí a pro někoho tedy prostě nebude dostatek výkonu).

Nechte U_Pete = 24 V, U_sd = 1,8 V (u většiny LED je tento rozsah 1,5 – 2 V), I_sd = 10 mA (nebo 0,01 A, což také odpovídá běžným hodnotám běžně používaných modelů diod). Dosazením do vzorce dostaneme:

R_zlobr = (24 – 1,8) / 0,01 = 22,2 / 0,01 = 2220 (Ohm)

Nebo 2,22 kOhm (kiloohm).

Pokud je 5 diod, výsledek bude následující:

R_zlobr = (24 – 1,8 5) / 0,01 = 15 / 0,01 = 1500 (Ohm)

Rezistory se vyrábějí pouze s pevnými hodnotami. To, co potřebujete, můžete získat zapojením několika různých odporů do série (pak se jejich hodnoty sčítají) nebo paralelně (výpočtový vzorec níže).

Před instalací je nejlepší změřit indikátor ohmmetrem.

Paralelní zapojení LED

Zařazení do okruhu lze provést následovně.

Rýže. 3. Paralelní zapojení LED

V tomto případě je napětí na každé rezistorové LED sekci stejné (při paralelním zapojení se mění pouze síla proudu), což znamená, že výpočet bude proveden jako ve výše uvedených příkladech.

Paralelní zapojení LED se nedoporučuje, protože při silném poklesu proudu (je vydělen počtem prvků) diody jednoduše přestanou svítit.

Výpočet ztrátového výkonu na rezistoru

Vzhledem k tomu, že čím větší odpor má prvek vůči proudu, který jím prochází, tím více práce vykoná. A práce je vždy doprovázena uvolňováním energie, což znamená, že rezistor jako blokovací prvek se nevyhnutelně zahřeje.

Aby odpor neselhal dříve, než je nutné, je třeba správně vypočítat přijatou energii a zajistit její rovnoměrný rozptyl.

Vzhledem k tomu, že rezistor je v obvodu zapojen sériově, v sekci „dioda-rezistor“ je síla proudu všude stejná a nepřesahuje jmenovitou hodnotu, kterou jsme použili při výpočtech, tj._sd (vlastní odpor diody lze v tomto případě zanedbat, protože je zanedbatelný; ukazuje se, že odpor části obvodu je velmi blízký hodnotě omezovacího odporu).

Poté se podle vzorce vypočte aktuální výkon.

Pro odpor 2220 Ohmů s proudem v části obvodu 0,01 A

P = 0,01 · 0,01 · 2220 = 0,222 (W).

Nejlepší je poskytnout malou marži (až 50 %).

LED je polovodičový prvek., který se používá pro osvětlení. Používá se v lucernách, lampách, svítidlech a dalších osvětlovacích zařízeních. Princip její činnosti spočívá v tom, že při průchodu proudu svítivou diodou se z povrchu polovodičového materiálu uvolní fotony a dioda začne svítit.

Výpočet rezistoru pro LED

Spolehlivý provoz LED závisí na proudu, protékající jím. Pokud jsou hodnoty příliš nízké, jednoduše nebude svítit a pokud je aktuální hodnota překročena, vlastnosti prvku se zhorší, dokonce až do bodu jeho zničení. Zároveň říkají, že LED shořela. Aby se vyloučila možnost selhání tohoto polovodiče, je nutné vybrat odpor zahrnutý v obvodu. Omezí proud v obvodu na optimální hodnoty.

Výpočet hodnoty odporu

Aby radiový prvek fungoval, musí být napájen. Podle Ohmova zákonaČím větší je odpor části obvodu, tím menší proud jí protéká. Nebezpečná situace nastává, když obvodem protéká větší proud, než by měl, protože každý prvek nevydrží vyšší proudové zatížení.

Odpor LED je nelineární. To znamená, že když se změní napětí dodávané do tohoto prvku, proud, který jím protéká, se bude měnit nelineárně. Můžete si to ověřit zjištěním voltampérové ​​charakteristiky jakékoli diody, včetně té světelné. Když je napájení přivedeno pod spínací napětí p-n přechodu, proud přes LED je nízký a prvek nepracuje. Jakmile je tento práh překročen, proud skrz prvek rychle vzroste a začne svítit.

Jestliže zdroj napájení připojte přímo k LED, dioda selže, protože není dimenzována na takovou zátěž. Aby se to nestalo, je potřeba omezit proud protékající LED předřadným odporem, případně snížit pro nás důležité napětí na polovodiči.

Podívejme se na nejjednodušší schéma zapojení (obrázek 1). Stejnosměrný napájecí zdroj je zapojen sériově přes odpor k požadované LED, jejíž charakteristiky musí být známy. Můžete to udělat na internetu stažením popisu (informačního listu) pro konkrétní model nebo vyhledáním požadovaného modelu v referenčních knihách. Pokud není možné najít popis, můžete zhruba určit úbytek napětí na LED podle její barvy:

• Infračervené – až 1.9 V.
• Červená – od 1.6 do 2.03 V.
• Oranžová – od 2.03 do 2.1 V.
• Žlutá – od 2.1 do 2.2 V.
• Zelená – od 2.2 do 3.5 V.
• Modrá – od 2.5 do 3.7 V.
• Fialová – 2.8 až 4 V.
• Ultrafialové – od 3.1 do 4.4 V.
• Bílá – od 3 do 3.7 V.

Obrázek 1 – Schéma zapojení LED

Proud v obvodu lze přirovnat k pohybu kapaliny potrubím. Pokud existuje pouze jedna průtoková cesta, bude síla proudu (průtok) v celém okruhu stejná. To je přesně to, co se děje v obvodu na obrázku 1. Podle Kirchhoffova zákona je součet úbytků napětí na všech prvcích zahrnutých v obvodu jednoho toku proudu roven EMF tohoto obvodu (na obrázku 1 označeno písmenem E). Z toho můžeme usoudit, že pokles napětí na rezistoru omezujícím proud se musí rovnat rozdílu mezi napájecím napětím a jeho poklesem na LED.

Protože proud v obvodu musí být stejný, je proud přes rezistor i LED stejný. Pro stabilní provoz polovodičového prvku, zvýšení jeho spolehlivosti a trvanlivosti, musí mít proud, kterým prochází, určité hodnoty, uvedené v jeho popisu. Pokud nelze najít popis, lze pro proud v obvodu předpokládat přibližnou hodnotu 10 miliampérů. Po určení těchto údajů můžete vypočítat hodnotu odporu rezistoru pro LED. Je určeno Ohmovým zákonem. Odpor rezistoru se rovná poměru poklesu napětí na něm k proudu v obvodu. Nebo v symbolické podobě:

R = U(R)/I,

kde U (R) je úbytek napětí na rezistoru

Výpočet U (R) na rezistoru:

U(R) = E – U(Led)

kde U (Led) je úbytek napětí na prvku LED.

Pomocí těchto vzorců získáte přesnou hodnotu odporu rezistoru. Průmysl však produkuje pouze standardní hodnoty odporu, tzv. ratingové řady. Proto bude po výpočtu nutné vybrat stávající hodnotu odporu. Musíte vybrat odpor, který je o něco větší než vypočítaná hodnota, abyste získali ochranu proti náhodnému přepětí v síti. Pokud je obtížné najít prvek s podobnou hodnotou, můžete zkusit zapojit dva odpory do série nebo paralelně.

Výběr výkonu rezistoru

Pokud zvolíte odpor s nižším výkonem, než je požadováno v obvodu, jednoduše selže. Výpočet výkonu rezistoru je poměrně jednoduchý: musíte vynásobit úbytek napětí na něm proudem tekoucím v tomto obvodu. Poté musíte vybrat odpor s výkonem ne menším než vypočítaný.

Příklad výpočtu

Máme napájecí napětí 12V, zelená LED. Je nutné vypočítat odpor a výkon rezistoru omezujícího proud. Potřebný úbytek napětí na zelené LED je 2,4 V, jmenovitý proud je 20 mA. Odtud vypočítáme pokles napětí na předřadném rezistoru.

U (R) = E – U (Led) = 12V – 2,4V = 9,6V.

R = U (R)/I = 9,6 V/0,02 A = 480 Ohm.

P = U (R) ⋅ I = 9,6 V ⋅ 0,02 A = 0,192 W

Z řady standardních odporů vybíráme 487 Ohm (řada E96) a výkon lze zvolit 0,25 W. Tento odpor je nutné objednat.

Pokud potřebujete zapojit více LED do série, můžete je také připojit ke zdroji pouze pomocí jednoho odporu, který tlumí přepětí. Jeho výpočet se provádí podle výše uvedených vzorců, ale místo jednoho stejnosměrného napětí U (Led) je třeba vzít součet stejnosměrných napětí požadovaných LED.

Pokud potřebujete paralelně zapojit několik prvků vyzařujících světlo, musíte pro každý z nich vypočítat odpor, protože každý z polovodičů může mít své vlastní dopředné napětí. Výpočty pro každý obvod jsou v tomto případě podobné výpočtu jednoho odporu, protože jsou všechny zapojeny paralelně k jednomu zdroji energie a jeho hodnota pro výpočet každého obvodu je stejná.

Chcete-li provést správné výpočty, musíte provést následující:

1. Zjištění propustného napětí a proudu LED.
2. Vypočítejte úbytek napětí na požadovaném rezistoru.
3. Výpočet odporu rezistoru.
4. Výběr odporu ze standardního rozsahu.
5. Výpočet a výběr výkonu.

Online LED kalkulačka

Tento jednoduchý výpočet můžete provést sami, ale je jednodušší a časově efektivnější použít k výpočtu odporu pro LED kalkulačku. Pokud zadáte tento dotaz do vyhledávače, najdete mnoho stránek nabízejících automatizované výpočty. Všechny potřebné vzorce jsou již v tomto nástroji zabudovány a fungují okamžitě. Některé služby také nabízejí výběr prvků hned. Budete si muset pouze vybrat nejvhodnější kalkulačku pro výpočet LED a ušetřit tak svůj čas.

Online LED kalkulačka není jediným nástrojem pro úsporu času při výpočtech. Výpočet tranzistorů, kondenzátorů a dalších prvků pro různé obvody je na internetu již dlouho automatizován. Zbývá jen rozumně používat vyhledávač k vyřešení těchto problémů.

LED diody jsou optimálním řešením pro mnoho úkolů osvětlení doma, v kanceláři a ve výrobě. Věnujte pozornost lampám Ledz. Jedná se o cenově nejvýhodnější osvětlovací produkty, s jejichž použitím nemusíte sami provádět výpočty a sestavovat osvětlovací zařízení.