Hur man beräknar LED-motstånd - formler med exempel + online-kalkylator

Lysdioder med olika färgnyanser har olika direktdriftspänningar. De ställs in genom att välja lysdiodens strömbegränsande resistans. För att få belysningsenheten till det nominella läget måste du driva p-n-övergången med en arbetsström. För att göra detta, beräkna motståndet för lysdioden.

LED-spänningstabell beroende på färg

Driftspänningarna för lysdioderna är olika. De beror på materialen i halvledar-p-n-övergången och är relaterade till ljusemissionens våglängd, dvs. glöd färg nyans.

Tabellen över nominella lägen för olika färgnyanser för beräkning av dämpningsmotståndet ges nedan.

Det framgår av tabellen att 3 volt kan slå på sändare av alla typer av glöd, förutom enheter med vit nyans, delvis violett och helt ultraviolett. Detta beror på det faktum att du måste "spendera" en del av strömförsörjningsspänningen på att begränsa strömmen genom kristallen.

Med strömförsörjning på 5, 9 eller 12 V kan du driva enstaka dioder eller deras seriekedjor på 3 och 5-6 stycken.

Seriekedjor minskar tillförlitligheten hos enheterna där de används med ungefär en faktor som motsvarar antalet lysdioder. Och parallellkoppling ökar tillförlitligheten i samma proportion: 2 kedjor - 2 gånger, 3 - 3 gånger, etc.

Men varaktigheten av deras drift, utan motstycke för ljuskällor, från 30-50 till 130-150 tusen timmar, motiverar minskningen av tillförlitlighet, eftersom. enhetens livslängd beror på det. Även 30-50 tusen timmars arbete i 5 timmar om dagen - 4 timmar på kvällen och 1 på morgonen varje dag är 16-27 års arbete. Under denna tid kommer de flesta av lamporna att bli föråldrade och kommer att kasseras. Därför används seriell anslutning i stor utsträckning av alla tillverkare av LED-enheter.

Online-kalkylator för beräkning av lysdioder

För automatisk beräkning behöver du följande data:

• källa eller strömförsörjningsspänning, V;
• nominell framspänning för enheten, V;
• direkt märkström, mA;
• antalet lysdioder i en kedja eller parallellkopplade;
• LED kopplingsschema(s).

De första uppgifterna kan hämtas från diodens pass.

Efter att ha skrivit in dem i motsvarande fönster i räknaren, klicka på "Beräkna" -knappen och få det nominella värdet på motståndet och dess effekt.

Beräkning av värdet på motståndsströmbegränsaren

I praktiken används två typer av beräkningar - grafiska, enligt strömspänningskarakteristiken för en viss diod, och matematiska - enligt dess passdata.

Schematiskt diagram över anslutning av sändaren till strömkällan.

På bilden:

• E - en kraftkälla med värdet E vid utgången;
• "+" / "-" - LED-anslutningens polaritet: "+" - anod, visad som en triangel på diagrammen, "-" - katod, på diagrammen - ett tvärgående streck;
• R – strömbegränsande motstånd;
• U_led - direkt, det är också driftspänningen;
• jag - driftström genom enheten;
• spänningen över motståndet betecknas som U_R.

Då kommer beräkningsschemat att ha formen:

Schema för att beräkna motståndet.

Beräkna motståndet för att begränsa strömmen. Spänning U distribueras i kedjan så här:

U = U_R + U_led eller U_R + I×R_led, i volt,

var R_led- internt differentiellt motstånd för p-n-övergången.

Genom matematiska transformationer får vi formeln:

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

värdet U_led kan väljas från passvärden.

Låt oss beräkna värdet på det strömbegränsande motståndet för Cree LED-modellen Cree XM–L, som har en T6-behållare.

Hans passuppgifter: typiska nominella U_LED = max 2,9 V U_LED = 3,5 V, driftström jag_LED\u003d 0,7 A.

För beräkning använder vi U_LED = 2,9 V.

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

Det beräknade värdet är 3 ohm. Vi väljer ett element med en noggrannhetstolerans på ± 5%. Denna noggrannhet är mer än tillräcklig för att ställa in driftpunkten på 700 mA.

Runda upp resistansvärdet. Detta kommer att minska strömmen, diodens ljusflöde och öka driftsäkerheten med en mer skonsam termisk regim av kristallen.

Beräkna den erforderliga effektförlusten för detta motstånd:

P = I² × R = 0,7² × 3 = 1,47 W

För tillförlitlighet avrundar vi det uppåt till närmaste större värde - 2 watt.

Serier och parallella scheman Lysdioder används ofta och visar egenskaperna hos dessa typer av anslutningar. Anslutning av identiska element i serie delar källspänningen lika mellan dem. Med olika inre motstånd - i proportion till motstånden. Vid parallellkoppling är spänningen densamma, och strömmen är omvänt proportionell mot elementens inre resistanser.

Vid seriekopplad LED

När den är ansluten i serie är den första dioden i kedjan ansluten med anoden till "+" på strömkällan och av katoden till anoden på den andra dioden. Och så vidare tills den sista i kedjan, vars katod är ansluten till "-"-källan. Strömmen i en seriekrets är densamma i alla dess element. De där. genom vilken ljusanordning som helst är den av samma storlek. Det öppnas inre motstånd, dvs. emitterande ljuskristall, är tiotals eller hundratals ohm. Om 15-20 mA strömmar genom kretsen med ett motstånd på 100 ohm, kommer varje element att ha 1,5-2 V. Summan av spänningarna på alla enheter bör vara mindre än strömkällan. Skillnaden släcks vanligtvis med ett speciellt motstånd som utför två funktioner:

• begränsar märkströmmen;
• ger den nominella framspänningen till lysdioden.

Läs också

Anslutning av en LED till 12 volt

 

Vid parallellkoppling

Parallellkoppling kan göras på två sätt.

Elektrisk krets med parallellkoppling.

Den översta bilden visar hur man aktiverar det är inte önskvärt. Med denna anslutning kommer ett motstånd att säkerställa likvärdigheten av strömmar endast med idealiska kristaller och samma längd på ledningstrådarna. Men variationen i parametrarna för halvledarenheter under tillverkningen gör det inte möjligt att göra dem lika. Och urvalet av samma - dramatiskt ökar priset. Skillnaden kan uppgå till 50-70 % eller mer. Efter att ha monterat strukturen kommer du att få en skillnad i glöden på minst 50-70%. Dessutom kommer felet på en sändare att ändra driften av alla: om kretsen bryts kommer en att slockna, resten kommer att lysa ljusare med 33% och kommer att börja värmas upp mer. Överhettning kommer att bidra till deras nedbrytning - en förändring i skuggan av glöden och en minskning av ljusstyrkan.

Vid kortslutning till följd av överhettning och förbränning av kristallen kan det strömbegränsande motståndet misslyckas.

Det lägre alternativet låter dig ställa in önskad driftspunkt för alla dioder, även med deras olika märkeffekt.

Schema för seriell-parallell anslutning av enheter.

För en spänning på 4,5 V är tre LED-element och ett strömbegränsande motstånd kopplade i serie. De resulterande kedjorna är parallellkopplade. 20 mA strömmar genom varje diod, och 60 mA strömmar genom alla tillsammans. På var och en av dem visar det sig mindre än 1,5 V, och på strömbegränsaren - inte mindre än 0,2-0,5 V. Intressant nog, om du använder en 4,5 V strömförsörjning, kan bara infraröda dioder arbeta med den med en framåtspänning på mindre än 1,5 V, eller så måste du öka matningen till minst 5 V.

Direkt parallellkoppling av LED-element (övre delen av kretsen) rekommenderas inte på grund av parameterspridningen på 30-50% eller mer.Använd en krets med individuella resistanser för varje diod (nedre delen) och koppla redan par av diodmotstånd parallellt.

När en lysdiod

Motstånd för enkel LED den används endast vid deras effekter upp till 50-100 mW. Vid höga effektvärden minskar kraftkretsens effektivitet markant.

Om diodens framåtarbetande spänning är betydligt mindre än strömförsörjningsspänningen leder användningen av ett begränsningsmotstånd till stora förluster. Kraft av hög kvalitet och stabilitet, med noggrant filtrerade krusningar, som tillhandahålls av 3-5 typer av skydd av strömförsörjningen omvandlas inte till ljus, utan avleds helt enkelt passivt i form av värme.

På höga makter går de förare – strömstabilisatorer av nominellt värde.

Användning av ett strömbegränsande motstånd för att ställa in driften LED-egenskaper är ett enkelt och pålitligt sätt att säkerställa dess optimala drift.

Videoexempel på den enklaste resistansberäkningen.

Men med en diodeffekt på mer än hundra milliwatt är det nödvändigt att använda autonoma eller inbyggda källor för strömstabilisering eller drivrutiner.