Výpočet rezistoru pro LED

LED diod různých barevných odstínů mají různá dopředná provozní napětí. Jsou nastaveny volbou odporu omezujícího proud LED. Pro uvedení osvětlovacího zařízení do jmenovitého režimu je nutné napájet pn přechod provozním proudem. Chcete-li to provést, vypočítejte odpor pro LED.

Tabulka napětí LED v závislosti na barvě

Provozní napětí LED se liší. Závisí na materiálech polovodičového pn přechodu a jsou spojeny s vlnovou délkou emise světla, tzn. odstín barvy záře.

Tabulka jmenovitých režimů různých barevných odstínů pro výpočet zhášecího odporu je uvedena níže.

Barva září	Dopředné napětí, V
Stíny bílé	3-3,7
Červený	1,6-2,03
oranžový	2,03-2,1
Žlutý	2,1-2,2
Zelený	2,2-3,5
Tmavě modrá	2,5-3,7
Purple	2,8-4,04
Infračervený	Ne více než 1,9
UV	3,1-4,4

Z tabulky je to vidět při 3 voltech můžete zapnout zářiče všech typů záře, kromě přístrojů s bílým odstínem, částečně fialovým a zcela ultrafialovým. To je způsobeno skutečností, že určitou část napájecího napětí je třeba „vynaložit“ na omezení proudu procházejícího krystalem.

S napájecími zdroji 5, 9 nebo 12 V můžete napájet jednotlivé diody nebo sériové řetězce 3 a 5-6 kusů.

Sériové řetězce snižují spolehlivost zařízení, ve kterých se používají, přibližně o faktor odpovídající počtu LED. A paralelní připojení zvyšuje spolehlivost ve stejném poměru: 2 řetězy – 2krát, 3 – 3krát atd.

Ale bezprecedentní doba jejich provozu pro světelné zdroje, od 30-50 do 130-150 tisíc hodin, ospravedlňuje pokles spolehlivosti, protože Na tom závisí životnost zařízení. Dokonce 30-50 tisíc hodin práce, 5 hodin denně – 4 hodiny večer a 1 ráno každý den je 16-27 let práce. Během této doby většina lamp zastará a budou zlikvidovány. Proto je sériové zapojení široce používáno všemi výrobci LED zařízení.

Online kalkulačka pro výpočet LED

Pro automatický výpočet budete potřebovat následující údaje:

• napětí zdroje nebo napájecího zdroje, V;
• jmenovité dopředné napětí zařízení, V;
• přímý jmenovitý provozní proud, mA;
• počet LED diod v řetězci nebo paralelně zapojených;
• Schéma zapojení LED(y).

Počáteční údaje lze převzít z datového listu diody.

Po jejich zadání do příslušných oken kalkulačky klikněte na tlačítko „Vypočítat“ a získejte nominální hodnotu rezistoru a jeho výkon.

Výpočet hodnoty odporu omezujícího proud

V praxi se používají dva typy výpočtu: grafický, založený na proudově-napěťové charakteristice konkrétní diody, a matematický, založený na jejích pasových datech.

• Е – napájecí zdroj s výstupní hodnotou E;
• „+“/“–“ – polarita zapojení LED: „+“ – anoda, na obrázcích zobrazena jako trojúhelník, „-“ – katoda, na obrázcích zobrazena jako příčka;
• R – odpor omezující proud;
• U_vedl – přímé, také známé jako pracovní napětí;
• I – provozní proud procházející zařízením;
• napětí na rezistoru je označeno jako U_R.

Potom bude schéma výpočtu vypadat takto:

Vypočítejme odpor pro omezení proudu. Napětí U v řetězci bude distribuován takto:

U = U_R +u_vedl nebo U_R + já × R_vedlve voltech,

kde R_vedl – vnitřní diferenciální odpor pn přechodu.

Matematickými transformacemi získáme vzorec:

R = (UU_vedl)/I, v Ohm.

Velichinu U_vedl lze vybrat z hodnot pasu.

Vypočítejme hodnotu rezistoru omezujícího proud pro LED Cree XM–L, která má bin T6.

Údaje o jeho pasu: typické nominální U_LED = 2,9 V, maximum U_LED = 3,5 V, pracovní proud I_LED= 0,7 A.

Pro výpočet používáme U_LED = 2,9 V.

R = (UU_vedl)/I = (5-2,9)/0,7 = 3 Ohm.

Vypočtená hodnota je 3 Ohmy. Vybíráme prvek s tolerancí přesnosti ± 5 %. Tato přesnost je více než dostatečná pro nastavení pracovního bodu na 700 mA.

Hodnota odporu by měla být zaokrouhlena nahoru. Tím se sníží proud, světelný tok diody a zvýší se spolehlivost provozu při šetrnějším tepelném režimu krystalu.

Pojďme vypočítat požadovaný ztrátový výkon pro tento odpor:

P = I0,7 × R = 3 × 1,47 = XNUMX W

Pro jistotu to zaokrouhlíme na nejbližší vyšší hodnotu – 2 W.

Sekvenční a paralelní schémata zapojení LED jsou široce používána a demonstrují vlastnosti těchto typů připojení. Zapojením stejných prvků do série se mezi ně rovnoměrně rozdělí napětí zdroje. Pro různé vnitřní odpory – úměrné odporům. Při paralelním zapojení je napětí stejné a proud je nepřímo úměrný vnitřnímu odporu prvků.

Při zapojení LED do série

Při sériovém zapojení je první dioda v řetězci připojena svou anodou k „+“ zdroje energie a katodou k anodě druhé diody. A tak dále až do posledního v řetězci, jehož katoda je připojena k „-“ zdroje. Proud v sériovém obvodu je ve všech jeho prvcích stejný. Tito. přes jakékoli světelné zařízení má stejnou velikost. Vnitřní odpor otevřeného, ​​tzn. krystal vyzařující světlo má desítky nebo stovky ohmů. Pokud řetězem protéká 15-20 mA s odporem 100 Ohm, pak bude mít každý prvek 1,5-2 V. Součet napětí na všech zařízeních by měl být menší než u zdroje. Rozdíl je obvykle tlumen speciálním rezistorem, který plní dvě funkce:

• omezuje jmenovitý provozní proud;
• poskytuje jmenovité dopředné napětí LED.

Připojení LED na 12 voltů

V paralelním zapojení

Paralelní připojení lze provést dvěma způsoby.

Horní obrázek ukazuje, jak jej zapnout, není to vhodné. Při takovém zapojení jeden odpor zajistí rovnost proudů jen při ideálních krystalech a stejné délce přívodních vodičů. Změny parametrů polovodičových součástek během výroby však neumožňují, aby byly identické. A výběr stejných prudce zvyšuje cenu. Rozdíl může dosáhnout 50-70 % i více.. Jakmile sestavíte konstrukci, získáte rozdíl v záři minimálně 50-70%. Kromě toho porucha jednoho zářiče změní činnost všech: pokud je obvod přerušen, jeden zhasne, zbytek bude svítit o 33 % jasněji a bude se více zahřívat. Přehřátí přispěje k jejich degradaci – změně odstínu záře a snížení jasu.

V případě zkratu v důsledku přehřátí a spálení krystalu může selhat odpor omezující proud.

Spodní možnost umožňuje nastavit požadovaný pracovní bod libovolné diody i s různými jmenovitými výkony.

Pro napětí 4,5 V jsou sériově zapojeny tři LED prvky a jeden proud omezující odpor. Výsledné řetězce jsou spojeny paralelně. Každá dioda přenáší 20 mA a všechny dohromady přenášejí 60 mA. Každý z nich produkuje méně než 1,5 V a omezovač proudu ne méně než 0,2-0,5 V. Zajímavé je, že pokud použijete zdroj 4,5 V, budou s ním moci pracovat pouze infračervené diody s propustným napětím menším než 1,5 V, případně je potřeba zvýšit napájení alespoň na 5 V.

Přímé paralelní zapojení LED prvků (horní část schématu) se nedoporučuje z důvodu rozptylu parametrů 30-50% a více. Používají obvod s individuálními odpory pro každou diodu (spodní část) a spojují páry dioda-rezistor paralelně.

Když jedna LED

Rezistor pro jednu LED používají pouze s jejich výkonem do 50-100 MW. Při vysokých hodnotách výkonu výrazně klesá účinnost napájecího obvodu.

Pokud je propustné provozní napětí diody výrazně menší než napájecí napětí, vede použití omezovacího odporu k velkým ztrátám. Vysoce kvalitní a stabilní elektrická energie s pečlivě filtrovanými pulzacemi, poskytovaná 3-5 typy ochrany napájecího zdroje, se nepřeměňuje na světlo, ale pouze pasivně odvádí jako teplo.

Při vysokých výkonových úrovních se používají budiče – proudové stabilizátory nominální hodnoty.

Použití rezistoru omezujícího proud k nastavení provozních charakteristik LED je jednoduchý a spolehlivý způsob, jak zajistit, aby LED fungovala na optimální úrovni.

Video ukázky nejjednoduššího výpočtu odporu.

Pokud je ale výkon diod větší než sto miliwattů, je nutné použít autonomní nebo vestavěné zdroje nebo budiče proudové stabilizace.

Elektrotechnik. Specialista na konstrukci a provoz elektrotechnických výrobků.

Takto vypadá LED v reálném životě:
A takto je to naznačeno na obrázku:

K čemu slouží LED?
LED diody vyzařují světlo, když jimi prochází elektrický proud.

Byly vynalezeny v 70. letech minulého století k výměně žárovek, které často vyhořely a spotřebovaly spoustu energie.

Spojování a pájení
LED musí být zapojeny správným způsobem s ohledem na jejich polaritu + pro anodu a k pro katodu. Katoda má krátký přívod, kratší nohu. Pokud vidíte vnitřek LED, katoda má větší elektrodu (nejedná se však o oficiální metodu).

LED diody se mohou poškodit teplem při pájení, ale při rychlém pájení je riziko nízké. Při pájení většiny LED diod není třeba provádět žádná zvláštní opatření, ale může být užitečné uchopit nohu LED pomocí pinzety pro odvod tepla.

Kontrola LED diod
Nikdy nepřipojujte LED přímo k baterii nebo ke zdroji napájení!
LED dioda shoří téměř okamžitě, protože ji spálí příliš velký proud. LED musí mít omezovací odpor Pro rychlé testování je pro většinu LED vhodný odpor 1k ohm, pokud je napětí 12V nebo méně. Nezapomeňte správně zapojit LED diody, dodržujte polaritu!

LED barvy
LED diody se dodávají téměř ve všech barvách: červená, oranžová, oranžová, oranžová, zelená, modrá a bílá. Modré a bílé LED jsou o něco dražší než jiné barvy.
Barva LED je dána typem polovodičového materiálu, ze kterého je vyrobena, a nikoli barvou plastu jejího pouzdra. LED diody libovolné barvy jsou dodávány v bezbarvém pouzdře, v takovém případě lze barvu zjistit pouze zapnutím.

Vícebarevné LED diody
Vícebarevná LED je navržena zpravidla jednoduše, je červená a zelená kombinovaná do jednoho pouzdra se třemi nohami. Změnou jasu nebo počtu pulzů na každém krystalu můžete dosáhnout různých barev záře.

Výpočet LED rezistoru
LED musí mít ve svém obvodu sériový odpor, aby omezil proud procházející LED, jinak se téměř okamžitě spálí.
Rezistor R je určen vzorcem:
R = (VS – VL) / I

VS = napájecí napětí
VL = dopředné napětí vypočtené pro každý typ diody (obvykle 2 až 4 volty)
I = proud LED (například 20 mA), měl by být menší než maximální povolený pro vaši diodu
Pokud nelze velikost odporu vybrat přesně, vezměte rezistor s větší hodnotou. Ve skutečnosti rozdíl téměř nepoznáte. jas záře se docela mírně sníží.
Například: Pokud je napájecí napětí VS = 9V a svítí červená LED (V = 2V) vyžadující I = 20mA = 0.020A,
R = (- 9 V) / 0.02 A = 350 Ohm. V tomto případě můžete vybrat 390 Ohmů (nejbližší standardní hodnota, která je větší).

Výpočet LED rezistoru pomocí Ohmova zákona
Ohmův zákon říká, že odpor rezistoru je R = V / I, kde:
V = napětí na rezistoru (V = S – VL v tomto případě)
I = proud přes rezistor
Takže R = (VS – VL) / I

Sériové zapojení LED.
Pokud chcete připojit několik LED najednou, lze to provést sériově. To snižuje spotřebu energie a umožňuje připojit velké množství diod současně, například jako nějaký druh girlandy.
Všechny LED, které jsou zapojeny do série, musí být stejného typu. Napájecí zdroj musí mít dostatečný výkon a poskytovat odpovídající napětí.

Příklad výpočtu:
Červené, žluté a zelené diody – při sériovém zapojení je potřeba napájecí napětí minimálně 8V, takže téměř ideálním zdrojem bude 9voltová baterie.
VL = 2V + 2V + 2V = 6V (tři diody, jejich napětí se sečtou).
Pokud je napájecí napětí VS 9V a proud diody = 0.015A,
Rezistor R = (VS – VL) / I = (9 – 6) /0,015 = 200 Ohm
Vezmeme odpor 220 Ohm (nejbližší standardní hodnota, která je větší).

Vyhněte se paralelnímu připojení LED!
Zapojit několik LED paralelně pomocí jednoho odporu není dobrý nápad.

LED diody mají zpravidla řadu parametrů, z nichž každá vyžaduje mírně odlišné napětí. což činí takové spojení prakticky nefunkčním. Jedna z diod bude svítit jasněji a bude odebírat více proudu, dokud selže. Toto spojení značně urychluje přirozenou degradaci LED krystalu. Pokud jsou LED zapojeny paralelně, musí mít každá LED svůj vlastní omezovací odpor.

Blikající LED diody
Blikající LED vypadají jako běžné LED, mohou samy blikat, protože obsahují vestavěný integrovaný obvod. LED bliká při nízkých frekvencích, obvykle 2-3 bliknutí za sekundu. Takové drobnosti se vyrábějí pro autoalarmy, různé indikátory nebo dětské hračky.

Alfanumerické LED indikátory
Alfanumerické indikátory LED se nyní používají velmi zřídka, jsou složitější a dražší než indikátory z tekutých krystalů. Dříve to byl prakticky jediný a nejpokročilejší způsob zobrazování, byly dokonce instalovány na mobilních telefonech :)

Při sériovém zapojení je nutné počítat s úbytkem napětí na každé diodě, toto množství sečíst a výše uvedené množství odečíst od napájecího napětí a pro něj vypočítat proud, který se počítá pro jednu LED. S paralelou je to trochu složitější, když dáte paralelně druhou diodu, vydělíte rezistor potřebný pro jednu na polovinu, a když jsou tři, pak se hodnota odporu pro dvě diody musí vynásobit 0.7, když jsou čtyři diody, hodnota pro tři se musí vynásobit 0.69, pro pět – nominální hodnota pro čtyři se vynásobí 0.68 atd. Při sériovém zapojení je výkon rezistoru stejný jako u jedné diody bez ohledu na počet, ale při paralelním zapojení se s každým přidáním diody musí výkon úměrně zvyšovat. Pouze paralelní a sériové zapojení musí mít diody stejného typu. Na každou diodu ale dávám vždy jiný odpor, protože diody mají poměrně širokou škálu parametrů. A jak ukazuje praxe, vždy existuje slabý článek.