Hvordan beregne LED-motstand - formler med eksempler + online kalkulator

Lysdioder med forskjellige fargenyanser har forskjellige direkte driftsspenninger. De stilles inn ved å velge den strømbegrensende motstanden til lysdioden. For å bringe belysningsenheten til nominell modus, må du drive p-n-krysset med en arbeidsstrøm. For å gjøre dette, beregne motstanden for LED.

LED spenningstabell avhengig av farge

Driftsspenningene til lysdiodene er forskjellige. De er avhengige av materialene i halvlederens p-n-overgang og er relatert til bølgelengden til lysutslipp, dvs. glødende fargenyanse.

Tabellen over nominelle modi av forskjellige fargenyanser for beregning av dempemotstanden er gitt nedenfor.

Det kan ses av tabellen at 3 volt kan slå på emittere av alle typer glød, bortsett fra enheter med hvit fargetone, delvis fiolett og helt ultrafiolett. Dette skyldes det faktum at du må "bruke" en del av strømforsyningsspenningen på å begrense strømmen gjennom krystallen.

Med strømforsyninger på 5, 9 eller 12 V kan du drive enkeltdioder eller deres seriekjeder på 3 og 5-6 deler.

Serielle kjeder reduserer påliteligheten til enhetene de brukes i med omtrent en faktor som tilsvarer antall lysdioder. Og parallellkobling øker påliteligheten i samme forhold: 2 kjeder - 2 ganger, 3 - 3 ganger, etc.

Men varigheten av deres drift, enestående for lyskilder, fra 30-50 til 130-150 tusen timer, rettferdiggjør fallet i pålitelighet, fordi. levetiden til enheten avhenger av den. Til og med 30-50 tusen timers arbeid i 5 timer om dagen - 4 timer om kvelden og 1 om morgenen hver dag er 16-27 års arbeid. I løpet av denne tiden vil de fleste lampene bli utdaterte og vil bli kastet. Derfor er seriell tilkobling mye brukt av alle produsenter av LED-enheter.

Online kalkulator for beregning av lysdioder

For automatisk beregning trenger du følgende data:

• kilde- eller strømforsyningsspenning, V;
• nominell fremoverspenning til enheten, V;
• direkte nominell driftsstrøm, mA;
• antall lysdioder i en kjede eller koblet parallelt;
• LED koblingsskjema(s).

De første dataene kan hentes fra passet til dioden.

Etter å ha lagt dem inn i de tilsvarende vinduene på kalkulatoren, klikk på "Beregn" -knappen og få den nominelle verdien av motstanden og dens kraft.

Beregning av verdien av motstandsstrømbegrenseren

I praksis brukes to typer beregninger - grafisk, i henhold til strømspenningskarakteristikken til en bestemt diode, og matematisk - i henhold til passdataene.

Skjematisk diagram for tilkobling av emitter til strømkilden.

På bildet:

• E - en strømkilde med en verdi på E ved utgangen;
• "+" / "-" - polariteten til LED-tilkoblingen: "+" - anode, vist som en trekant på diagrammene, "-" - katode, på diagrammene - en tverrgående strek;
• R – strømbegrensende motstand;
• U_ledet - direkte, det er også driftsspenningen;
• Jeg - driftsstrøm gjennom enheten;
• spenningen over motstanden er betegnet som U_R.

Da vil beregningsskjemaet ha formen:

Opplegg for beregning av motstanden.

Beregn motstanden for å begrense strømmen. Spenning U fordelt i kjeden slik:

U = U_R + U_ledet eller U_R + I×R_ledet, i volt,

hvor R_ledet- intern differensialmotstand til p-n-krysset.

Ved matematiske transformasjoner får vi formelen:

R = (U-U_ledet)/I, i Ohm.

verdien U_ledet kan velges fra passverdier.

La oss beregne verdien av den strømbegrensende motstanden for Cree LED-modellen Cree XM–L, som har en T6-beholder.

Passdataene hans: typiske nominelle U_LED = 2,9 V maksimum U_LED = 3,5 V, driftsstrøm Jeg_LED\u003d 0,7 A.

For beregning bruker vi U_LED = 2,9 V.

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

Den beregnede verdien er 3 ohm. Vi velger et element med en nøyaktighetstoleranse på ± 5 %. Denne nøyaktigheten er mer enn nok til å sette driftspunktet til 700 mA.

Rund opp motstandsverdien. Dette vil redusere strømmen, lysstrømmen til dioden og øke driftssikkerheten med et mer skånsomt termisk regime av krystallen.

Beregn nødvendig effekttap for denne motstanden:

P = I² × R = 0,7² × 3 = 1,47 W

For pålitelighet runder vi den opp til nærmeste større verdi - 2 watt.

Serier og parallelle ordninger Lysdioder er mye brukt og viser funksjonene til denne typen tilkoblinger. Kobling av identiske elementer i serie deler kildespenningen likt mellom dem. Med forskjellige indre motstander - i forhold til motstandene. Ved parallellkopling er spenningen den samme, og strømmen er omvendt proporsjonal med de indre motstandene til elementene.

Når koblet i serie LED

Når den er koblet i serie, er den første dioden i kjeden koblet med anoden til "+" på strømkilden, og av katoden til anoden til den andre dioden. Og så videre til den siste i kjeden, hvis katode er koblet til "-" kilden. Strømmen i en seriekrets er den samme i alle elementene. De. gjennom en hvilken som helst lysenhet er den av samme størrelse. Den indre motstanden til det åpne, dvs. avgir lyskrystall, er titalls eller hundrevis av ohm. Hvis 15-20 mA strømmer gjennom kretsen med en motstand på 100 ohm, vil hvert element ha 1,5-2 V. Summen av spenningene på alle enheter skal være mindre enn strømkilden. Forskjellen er vanligvis slukket med en spesiell motstand som utfører to funksjoner:

• begrenser den nominelle driftsstrømmen;
• gir den nominelle fremspenningen til LED-en.

Les også

Koble til en LED til 12 volt

 

Ved parallellkobling

Parallellkobling kan gjøres på to måter.

Elektrisk krets med parallellkobling.

Det øverste bildet viser hvordan du aktiverer det er ikke ønskelig. Med denne tilkoblingen vil en motstand sikre likestilling av strømmer bare med ideelle krystaller og samme lengde på ledningstrådene. Men variasjonen i parametrene til halvlederenheter under produksjonen gjør det ikke mulig å gjøre dem like. Og utvalget av det samme - øker prisen dramatisk. Forskjellen kan nå 50-70 % eller mer. Etter å ha satt sammen strukturen, vil du få en forskjell i gløden på minst 50-70%. I tillegg vil svikt i en emitter endre driften av alle: hvis kretsen er brutt, vil en gå ut, resten vil skinne lysere med 33% og vil begynne å varme opp mer. Overoppheting vil bidra til deres nedbrytning - en endring i skyggen av gløden og en reduksjon i lysstyrken.

Ved kortslutning som følge av overoppheting og forbrenning av krystallen kan den strømbegrensende motstanden svikte.

Det nedre alternativet lar deg stille inn ønsket driftspunkt for enhver diode, selv med deres forskjellige merkeeffekt.

Ordning for seriell-parallell tilkobling av enheter.

For en spenning på 4,5 V er tre LED-elementer og en strømbegrensende motstand koblet i serie. De resulterende kjedene er koblet parallelt. 20 mA strømmer gjennom hver diode, og 60 mA strømmer gjennom alle sammen. På hver av dem viser det seg mindre enn 1,5 V, og på strømbegrenseren - ikke mindre enn 0,2-0,5 V. Interessant nok, hvis du bruker en 4,5 V strømforsyning, kan bare infrarøde dioder fungere med den med en fremspenning på mindre enn 1,5 V, eller du må øke forsyningen til minst 5 V.

Direkte parallellkobling av LED-elementer (øvre del av kretsen) anbefales ikke på grunn av parameterspredningen på 30-50 % eller mer.Bruk en krets med individuelle motstander for hver diode (nedre del) og koble allerede par med diodemotstander parallelt.

Når en LED

Motstand for enkelt LED den brukes bare ved deres krefter opp til 50-100 mW. Ved høye effektverdier synker kraftkretsens effektivitet markant.

Hvis fremdriftsspenningen til dioden er betydelig mindre enn strømforsyningsspenningen, fører bruken av en begrensende motstand til store tap. Kraft av høy kvalitet og stabilitet, med nøye filtrerte krusninger, gitt av 3-5 typer beskyttelse av strømforsyningen blir ikke omdannet til lys, men bare passivt spredt i form av varme.

Ved høye makter går de sjåfører – strømstabilisatorer av nominell verdi.

Bruke en strømbegrensende motstand for å stille inn driften LED-egenskaper er en enkel og pålitelig måte å sikre optimal drift.

Videoeksempler på den enkleste beregningen av motstand.

Men med en diodeeffekt på mer enn hundre milliwatt, er det nødvendig å bruke autonome eller innebygde kilder til strømstabilisering eller drivere.