Kako izračunati upor za LED - formule s primeri + spletni kalkulator

LED diode različnih barvnih odtenkov imajo različne enosmerne delovne napetosti. Nastavijo se z izbiro tokovne omejevalne upornosti LED. Če želite svetlobno napravo preklopiti v nominalni način, morate napajati p-n spoj z delovnim tokom. To naredimo z izračunom upora za LED.

Tabela LED napetosti glede na barvo

Delovne napetosti LED so različne. Odvisni so od materialov polprevodniškega p-n spoja in so povezani z valovno dolžino emisije svetlobe, to je z odtenkom barve sijanja.

Spodaj je prikazana tabela nazivnih načinov različnih barvnih odtenkov za izračun upora dušenja.

Iz tabele lahko to vidimo 3 volte lahko uporabite za vklop vseh vrst oddajnikov, razen za naprave z belim odtenkom, delno vijoličnim in popolnoma ultravijoličnim. To je posledica dejstva, da je potrebno "porabiti" del napajalne napetosti za omejitev toka skozi kristal.

Z napajalniki 5, 9 ali 12 V lahko napajate posamezne diode ali verige 3 in 5-6 diod v seriji.

Serijske verige zmanjšajo zanesljivost naprav, v katerih se uporabljajo, približno za faktor števila LED. Vzporedna povezava poveča zanesljivost v enakem razmerju: 2 verigi - 2-krat, 3-3-krat itd.

Toda izjemno trajanje svetlobnih virov od 30-50 do 130-150 tisoč ur upravičuje padec zanesljivosti, saj je od tega odvisna življenjska doba naprave. Tudi 30-50 tisoč ur delovanja 5 ur na dan - Vsak dan 4 ure zvečer in 1 zjutraj - to je 16-27 let delovanja. V tem času bo večina napeljave zastarela in bo odpadla. Zato serijsko vezavo pogosto uporabljajo vsi proizvajalci LED naprav.

Spletni kalkulator za izračun LED

Za samodejni izračun bodo potrebni naslednji podatki:

• napetost vira ali napajanja, V;
• nazivna enosmerna napetost naprave, V;
• enosmerni nazivni obratovalni tok, mA;
• Število LED v verigi ali vključenih vzporedno;
• Diagram povezave LEDdiagram(i).

Začetne podatke lahko vzamete iz podatkovnega lista diode.

Ko jih vnesete v ustrezna okna kalkulatorja, pritisnite "Izračunaj" in dobili boste nazivno vrednost upora in njegovo moč.

Izračun velikosti upora za omejevanje toka diode

V praksi se uporabljata dve vrsti izračuna - grafični - glede na volt-ampersko karakteristiko diode in matematični - glede na njene podatke o oceni.

Shematski diagram povezave oddajnika z napajalnikom.

Na sliki:

• E - je vir napajanja, ki ima na izhodu vrednost E;
• "+"/"-" - polarnost povezave LED: "+" - anoda, prikazana s trikotnikom na diagramih, "-" - katoda, prikazana s križno črtko na diagramih;
• R - tokovno omejevalni upor;
• U_LED - direktna, je tudi delovna napetost;
• jaz - delovni tok skozi napravo;
• napetost na uporu označimo z U_R.

Nato bo vezje za izračun videti takole:

Shema za izračun upora.

Izračunajmo upor za omejitev toka. Napetost U v tokokrogu bodo razdeljeni na naslednji način:

U = U_R + U_LED ali U_R + I × R_LED, v voltih,

kje R_LED- notranji diferencialni upor p-n spoja.

Z matematičnimi transformacijami dobimo formulo:

R = (U-U_LED)/I, v ohmih.

Vrednost U lahko poberete iz vrednosti podatkovnega lista.

Izračunajmo vrednost upora za omejevanje toka za Cree LED model Cree XM-L, ki ima T6 bin.

Njegove specifikacije: Tipična nominalna U_LED = 2,9 V, največ U_LED = 3,5 V, delovni tok jaz_LED=0,7 A.

Za izračun uporabljamo U_LED = 2,9 В.

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

Izračunana vrednost je enaka 3 Ohm. Izberemo element s toleranco točnosti ± 5 %. Ta natančnost je več kot dovolj za nastavitev delovne točke na 700 mA.

Zaokrožite vrednost upora. To bo zmanjšalo tok, svetlobni tok diode in povečalo zanesljivost delovanja z bolj nežnim toplotnim načinom kristala.

Izračunajmo zahtevano disipacijo moči za ta upor:

P = I² × R = 0,7² × 3 = 1,47 W

Zaradi varnosti jo zaokrožite na najbližjo višjo vrednost, 2 W.

Sheme serijske in vzporedne povezave Svetleče diode se pogosto uporabljajo in prikazujejo značilnosti teh povezav. Serijsko povezovanje istih elementov enakomerno porazdeli napetost vira med njimi. Pri različnih notranjih uporih je sorazmeren uporom.Pri vzporedni povezavi je napetost enaka, tok pa obratno sorazmeren notranjim uporom elementov.

Ko so LED diode povezane zaporedno.

Pri zaporedni vezavi ima prva dioda v verigi anodo priključeno na "+" napajalnika, katodo pa na anodo druge diode. In tako naprej do zadnje diode v verigi, katere katoda je priključena na "-" vira. Tok v serijskem vezju je v vseh elementih enak. To pomeni, da je enake velikosti skozi katero koli svetlobno napravo. Notranji upor odprtega, to je svetlečega kristala je v desetinah ali stotinah ohmov. Če teče skozi tokokrog 15-20 mA pri uporu 100 ohmov, bo na vsakem elementu 1,5-2 V. Vsota napetosti na vseh napravah mora biti nižja od napetosti napajanja. Razlika se običajno duši s posebnim uporom, ki opravlja dve funkciji:

• Omejuje nazivni delovni tok;
• Zagotavlja nazivno napetost naprej na LED.

Preberite tudi

Priključitev LED na 12 voltov

 

Pri vzporedni povezavi

Vzporedno povezavo lahko izvedemo na dva načina.

Shema vzporedne povezave.

Zgornja slika prikazuje, kako vklop ni zaželen. Pri tej povezavi bo en upor zagotovil enakost tokov le, če so kristali popolni in dolžina napajalnih vodnikov enaka. Toda razpršenost parametrov polprevodniških naprav med proizvodnjo ne omogoča, da bi bili enaki. In izbira istih drastično poveča ceno. Razlika je lahko 50-70% ali več. Pri sestavljanju zasnove boste dobili razliko v luminiscenci vsaj 50-70%. Poleg tega bo okvara enega radiatorja spremenila delovanje vseh: če je tokokrog prekinjen, bo eden ugasnil, drugi bodo svetili za 33% svetlejše in se bolj segrevali.Pregrevanje bo prispevalo k njihovi degradaciji - spremembi odtenka sijaja in zmanjšanju svetlosti.

V primeru kratkega stika zaradi pregrevanja in izgorevanja kristala lahko upor za omejevanje toka odpove.

Spodnja možnost vam omogoča nastavitev želene delovne točke katere koli diode, tudi če imajo različne moči.

Shema serijsko-vzporedne povezave naprav.

Trije elementi LED in en upor za omejevanje toka so povezani zaporedno pri 4,5 V. Nastale verige so povezane vzporedno. Vsaka dioda nosi 20 mA, vse skupaj pa 60 mA. Pri vsakem od njih dobite manj kot 1,5 V, pri tokovnem omejevalniku pa ne manj kot 0,2-0,5 V. Zanimivo je, da če uporabljate napajalnik 4,5 V, lahko delujejo samo infrardeče diode z enosmerno napetostjo manjšo od 1,5 V. ali pa morate napajanje povečati na vsaj 5 V.

Neposredna vzporedna povezava LED elementov (zgornji del vezja) ni priporočljiva zaradi variacije parametrov 30-50% ali več. Uporabite shemo s posameznimi upori za vsako diodo (spodnji del) in povežite že pare dioda-upor vzporedno.

Ko ena sama LED

Upor za eno LED se uporablja samo, če je njihova moč do 50-100 mW. Pri višjih vrednostih moči se učinkovitost napajalnega tokokroga znatno zmanjša.

Če je enosmerna delovna napetost diode veliko nižja od napajalne napetosti, uporaba omejevalnega upora povzroči velike izgube. Elektrika visoke kakovosti in stabilnosti, s skrbno filtriranim valovanjem, ki jo zagotavlja 3-5 vrst napajalne zaščite, se ne pretvori v svetlobo, ampak se preprosto pasivno odvaja kot toplota.

Za visoke izhodne moči se uporabljajo naslednji gonilniki vozniki - Upori za omejevanje toka se uporabljajo za visoke izhodne moči.

Uporaba upora za omejevanje toka za nastavitev delovanja LED - je preprost in zanesljiv način za zagotavljanje optimalnega delovanja LED.

Video primeri enostavnega izračuna upora.

Če pa moč diode presega sto milivatov, morate uporabiti samostojne ali vgrajene vire ali gonilnike za stabilizacijo toka.