Sådan beregnes LED-modstand - formler med eksempler + online lommeregner
LED'er i forskellige farvenuancer har forskellige direkte driftsspændinger. De indstilles ved at vælge lysdiodens strømbegrænsende modstand. For at bringe belysningsenheden til den nominelle tilstand skal du forsyne p-n-krydset med en arbejdsstrøm. For at gøre dette skal du beregne modstanden for LED'en.
LED spændingstabel afhængig af farve
Lysdiodernes driftsspændinger er forskellige. De afhænger af materialerne i halvlederens p-n-forbindelse og er relateret til bølgelængden af lysemission, dvs. glød farve nuance.
Tabellen over nominelle tilstande af forskellige farvenuancer til beregning af dæmpningsmodstanden er givet nedenfor.
| Glød farve | Fremadspænding, V |
|---|---|
| Nuancer af hvid | 3–3,7 |
| Rød | 1,6-2,03 |
| orange | 2,03-2,1 |
| Gul | 2,1-2,2 |
| Grøn | 2,2-3,5 |
| Blå | 2,5-3,7 |
| Violet | 2,8-4,04 |
| Infrarød | Ikke mere end 1,9 |
| UV | 3,1-4,4 |
Det kan ses af tabellen 3 volt kan tænde udsendere af alle typer glød, bortset fra enheder med en hvid farvetone, delvist violet og helt ultraviolet. Dette skyldes, at du skal "bruge" en del af strømforsyningsspændingen på at begrænse strømmen gennem krystallen.
Med strømforsyninger på 5, 9 eller 12 V kan du forsyne enkelte dioder eller deres seriekæder på 3 og 5-6 stk.
Serielkæder reducerer pålideligheden af de enheder, de bruges i, med ca. en faktor svarende til antallet af lysdioder. Og parallelforbindelse øger pålideligheden i samme forhold: 2 kæder - 2 gange, 3 - 3 gange osv.
Men varigheden af deres drift, uden fortilfælde for lyskilder, fra 30-50 til 130-150 tusinde timer, retfærdiggør faldet i pålidelighed, fordi. enhedens levetid afhænger af det. Selv 30-50 tusinde timers arbejde i 5 timer om dagen - 4 timer om aftenen og 1 om morgenen hver dag er 16-27 års arbejde. I løbet af denne tid vil de fleste af lamperne blive forældede og vil blive kasseret. Derfor er seriel forbindelse meget brugt af alle producenter af LED-enheder.
Online lommeregner til beregning af lysdioder
Til automatisk beregning skal du bruge følgende data:
- kilde- eller strømforsyningsspænding, V;
- nominel fremadspænding af enheden, V;
- direkte nominel driftsstrøm, mA;
- antallet af LED'er i en kæde eller forbundet parallelt;
- LED ledningsdiagram(s).
De indledende data kan tages fra diodens pas.
Efter at have indtastet dem i de tilsvarende vinduer på lommeregneren, skal du klikke på knappen "Beregn" og få den nominelle værdi af modstanden og dens effekt.
Beregning af værdien af modstandsstrømbegrænseren
I praksis bruges to typer beregninger - grafisk, i henhold til strømspændingskarakteristikken for en bestemt diode, og matematisk - ifølge dens pasdata.
På billedet:
- E - en strømkilde med en værdi på E ved udgangen;
- "+" / "-" - LED-forbindelsens polaritet: "+" - anode, vist som en trekant på diagrammerne, "-" - katode, på diagrammerne - en tværgående streg;
- R – strømbegrænsende modstand;
- Uled - direkte, det er også driftsspændingen;
- jeg - driftsstrøm gennem enheden;
- spændingen over modstanden betegnes som UR.
Så vil beregningsskemaet have formen:
Beregn modstanden for at begrænse strømmen. Spænding U fordelt i kæden således:
U = UR + Uled eller UR + I×Rled, i volt,
hvor Rled- intern differentialmodstand af p-n krydset.
Ved matematiske transformationer får vi formlen:
R = (U-Uled)/I, i Ohm.
værdien Uled kan vælges fra pasværdier.
Lad os beregne værdien af den strømbegrænsende modstand for Cree LED-modellen Cree XM–L, som har en T6-beholder.
Hans pasdata: typiske nominelle ULED = 2,9 V maksimum ULED = 3,5 V, driftsstrøm jegLED\u003d 0,7 A.
Til beregning bruger vi ULED = 2,9 V.
R = (U-Uled) / I \u003d (5-2,9) / 0,7 \u003d 3 Ohm.
Den beregnede værdi er 3 ohm. Vi vælger et element med en nøjagtighedstolerance på ± 5%. Denne nøjagtighed er mere end nok til at indstille driftspunktet til 700 mA.
Afrund modstandsværdien. Dette vil reducere strømmen, lysstrømmen af dioden og øge driftssikkerheden med et mere skånsomt termisk regime af krystallen.
Beregn den nødvendige effekttab for denne modstand:
P = I² × R = 0,7² × 3 = 1,47 W
For pålidelighed runder vi det op til nærmeste større værdi - 2 watt.
Serier og parallelle ordninger LED'er er meget udbredt og viser funktionerne i disse typer forbindelser. Tilslutning af identiske elementer i serie deler kildespændingen ligeligt mellem dem. Med forskellige indre modstande - i forhold til modstandene. Ved parallelkobling er spændingen den samme, og strømmen er omvendt proportional med elementernes indre modstande.
Ved serieforbundet LED
Når den er forbundet i serie, er den første diode i kæden forbundet med anoden til "+" på strømkilden og af katoden til anoden på den anden diode. Og så videre indtil den sidste i kæden, hvis katode er forbundet med "-" kilden. Strømmen i et seriekredsløb er den samme i alle dens elementer. De der. gennem enhver lysanordning er den af samme størrelse. Det åbnes indre modstand, dvs. udsender lyskrystal, er titusinder eller hundredvis af ohm. Hvis 15-20 mA strømmer gennem kredsløbet ved en modstand på 100 ohm, vil hvert element have 1,5-2 V. Summen af spændingerne på alle enheder skal være mindre end strømkildens. Forskellen er normalt slukket med en speciel modstand, der udfører to funktioner:
- begrænser den nominelle driftsstrøm;
- leverer den nominelle fremadspænding til LED'en.
Ved parallelkobling
Parallelforbindelse kan udføres på to måder.
Det øverste billede viser, hvordan man aktiverer det, er ikke ønskeligt. Med denne forbindelse vil en modstand sikre ligheden af strømme kun med ideelle krystaller og samme længde af ledningstrådene. Men variationen i parametrene for halvlederenheder under fremstillingen gør det ikke muligt at gøre dem ens. Og udvalget af samme - øger prisen dramatisk. Forskellen kan nå op på 50-70 % eller mere. Efter at have samlet strukturen vil du få en forskel i gløden på mindst 50-70%. Derudover vil svigt af en emitter ændre driften af alle: hvis kredsløbet er brudt, vil en gå ud, resten vil lyse lysere med 33% og vil begynde at varme op mere. Overophedning vil bidrage til deres nedbrydning - en ændring i glødens skygge og et fald i lysstyrken.
I tilfælde af kortslutning som følge af overophedning og forbrænding af krystallen kan den strømbegrænsende modstand svigte.
Den nederste mulighed giver dig mulighed for at indstille det ønskede driftspunkt for enhver diode, selv med deres forskellige nominelle effekt.
For en spænding på 4,5 V er tre LED-elementer og en strømbegrænsende modstand forbundet i serie. De resulterende kæder er forbundet parallelt. 20 mA strømmer gennem hver diode, og 60 mA strømmer igennem alle sammen. På hver af dem viser det sig mindre end 1,5 V, og på strømbegrænseren - ikke mindre end 0,2-0,5 V. Interessant nok, hvis du bruger en 4,5 V strømforsyning, kan kun infrarøde dioder arbejde med den med en fremadspænding på mindre end 1,5 V, eller du skal øge forsyningen til mindst 5 V.
Direkte parallelforbindelse af LED-elementer (øverste del af kredsløbet) anbefales ikke på grund af parameterspredningen på 30-50% eller mere.Brug et kredsløb med individuelle modstande for hver diode (nedre del), og tilslut allerede par af diode-modstande parallelt.
Når en LED
Modstand til enkelt LED det bruges kun ved deres kræfter op til 50-100 mW. Ved høje effektværdier falder effektkredsløbets effektivitet markant.
Hvis diodens fremadgående arbejdsspænding er væsentligt mindre end strømforsyningsspændingen, fører brugen af en begrænsningsmodstand til store tab. Kraft af høj kvalitet og stabilitet, med omhyggeligt filtrerede krusninger, leveret af 3-5 typer beskyttelse af strømforsyningen omdannes ikke til lys, men blot passivt spredes i form af varme.
Ved høje magter går de chauffører – strømstabilisatorer af nominel værdi.
Brug af en strømbegrænsende modstand til at indstille driften LED egenskaber er en enkel og pålidelig måde at sikre dens optimale drift.
Videoeksempler på den enkleste beregning af modstand.
Men med en diodeeffekt på mere end hundrede milliwatt er det nødvendigt at bruge autonome eller indbyggede kilder til strømstabilisering eller drivere.
