Πώς να υπολογίσετε την αντίσταση LED - τύποι με παραδείγματα + ηλεκτρονική αριθμομηχανή

Τα LED διαφορετικών αποχρώσεων έχουν διαφορετικές τάσεις άμεσης λειτουργίας. Ρυθμίζονται επιλέγοντας την αντίσταση περιορισμού ρεύματος του LED. Για να φέρετε τη συσκευή φωτισμού στην ονομαστική λειτουργία, πρέπει να τροφοδοτήσετε τη διασταύρωση p-n με ρεύμα εργασίας. Για να το κάνετε αυτό, υπολογίστε την αντίσταση για το LED.

Πίνακας τάσης LED ανάλογα με το χρώμα

Οι τάσεις λειτουργίας των LED είναι διαφορετικές. Εξαρτώνται από τα υλικά της ένωσης ημιαγωγών p-n και σχετίζονται με το μήκος κύματος της εκπομπής φωτός, δηλ. λάμψη απόχρωση χρώματος.

Ο πίνακας των ονομαστικών τρόπων λειτουργίας διαφορετικών αποχρώσεων χρώματος για τον υπολογισμό της αντίστασης απόσβεσης δίνεται παρακάτω.

Από τον πίνακα φαίνεται ότι Τα 3 βολτ μπορούν να ενεργοποιήσουν εκπομπούς όλων των τύπων λάμψης, εκτός από συσκευές με λευκή απόχρωση, μερικώς βιολετί και όλες τις υπεριώδεις. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι πρέπει να "δαπανήσετε" μέρος της τάσης τροφοδοσίας για τον περιορισμό του ρεύματος μέσω του κρυστάλλου.

Με τροφοδοτικά 5, 9 ή 12 V, μπορείτε να τροφοδοτήσετε μεμονωμένες διόδους ή τις σειρές αλυσίδες τους των 3 και 5-6 τεμαχίων.

Οι σειριακές αλυσίδες μειώνουν την αξιοπιστία των συσκευών στις οποίες χρησιμοποιούνται κατά περίπου έναν παράγοντα που αντιστοιχεί στον αριθμό των LED. Και η παράλληλη σύνδεση αυξάνει την αξιοπιστία με την ίδια αναλογία: 2 αλυσίδες - 2 φορές, 3 - 3 φορές κ.λπ.

Όμως η διάρκεια λειτουργίας τους, πρωτόγνωρη για τις πηγές φωτός, από 30-50 έως 130-150 χιλιάδες ώρες, δικαιολογεί την πτώση της αξιοπιστίας, γιατί. η διάρκεια ζωής της συσκευής εξαρτάται από αυτό. Ακόμη και 30-50 χιλιάδες ώρες εργασίας για 5 ώρες την ημέρα - 4 ώρες το βράδυ και 1 το πρωί κάθε μέρα είναι 16-27 χρόνια δουλειάς. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, οι περισσότεροι από τους λαμπτήρες θα καταστούν απαρχαιωμένοι και θα απορριφθούν. Επομένως, η σειριακή σύνδεση χρησιμοποιείται ευρέως από όλους τους κατασκευαστές συσκευών LED.

Ηλεκτρονική αριθμομηχανή για τον υπολογισμό των LED

Για τον αυτόματο υπολογισμό, θα χρειαστείτε τα ακόλουθα δεδομένα:

• πηγή ή τάση τροφοδοσίας, V;
• ονομαστική μπροστινή τάση της συσκευής, V;
• συνεχές ονομαστικό ρεύμα λειτουργίας, mA;
• τον αριθμό των LED σε μια αλυσίδα ή που συνδέονται παράλληλα.
• Διάγραμμα καλωδίωσης LED(μικρό).

Τα αρχικά δεδομένα μπορούν να ληφθούν από το διαβατήριο της διόδου.

Αφού τα εισαγάγετε στα αντίστοιχα παράθυρα της αριθμομηχανής, κάντε κλικ στο κουμπί "Υπολογισμός" και λάβετε την ονομαστική τιμή της αντίστασης και την ισχύ της.

Υπολογισμός της τιμής του περιοριστή αντίστασης ρεύματος

Στην πράξη, χρησιμοποιούνται δύο τύποι υπολογισμών - γραφικοί, σύμφωνα με το χαρακτηριστικό ρεύμα-τάσης μιας συγκεκριμένης διόδου και μαθηματικοί - σύμφωνα με τα δεδομένα του διαβατηρίου της.

Σχηματικό διάγραμμα σύνδεσης του πομπού με την πηγή ρεύματος.

Στην εικόνα:

• μι - μια πηγή ισχύος με τιμή E στην έξοδο.
• "+" / "-" - η πολικότητα της σύνδεσης LED: "+" - άνοδος, που εμφανίζεται ως τρίγωνο στα διαγράμματα, "-" - κάθοδος, στα διαγράμματα - εγκάρσια παύλα.
• R – αντίσταση περιορισμού ρεύματος.
• U_{οδήγησε} - άμεση, είναι και η τάση λειτουργίας.
• Εγώ - ρεύμα λειτουργίας μέσω της συσκευής.
• η τάση κατά μήκος της αντίστασης συμβολίζεται ως U_R.

Στη συνέχεια, το σχήμα υπολογισμού θα έχει τη μορφή:

Σχέδιο για τον υπολογισμό της αντίστασης.

Υπολογίστε την αντίσταση για να περιορίσετε το ρεύμα. Τάση U κατανέμεται στην αλυσίδα ως εξής:

U = U_R + U_{οδήγησε} ή U_R + I×R_{οδήγησε}, σε βολτ,

όπου R_{οδήγησε}- εσωτερική διαφορική αντίσταση της σύνδεσης p-n.

Με μαθηματικούς μετασχηματισμούς παίρνουμε τον τύπο:

R = (U-U_{οδήγησε})/I, σε Ohm.

η αξία U_{οδήγησε} μπορεί να επιλεγεί από τις τιμές διαβατηρίου.

Ας υπολογίσουμε την τιμή της αντίστασης περιορισμού ρεύματος για το μοντέλο Cree LED Cree XM–L, το οποίο έχει κάδο T6.

Στοιχεία διαβατηρίου του: τυπική ονομαστική U_LED = 2,9 V μέγιστο U_LED = 3,5 V, ρεύμα λειτουργίας Εγώ_LED\u003d 0,7 A.

Για τον υπολογισμό χρησιμοποιούμε U_LED = 2,9 V.

R = (U-U_{οδήγησε}) / I \u003d (5-2,9) / 0,7 \u003d 3 Ohm.

Η υπολογιζόμενη τιμή είναι 3 ohms. Επιλέγουμε ένα στοιχείο με ανοχή ακρίβειας ± 5%. Αυτή η ακρίβεια είναι υπεραρκετή για να ρυθμίσετε το σημείο λειτουργίας στα 700 mA.

Στρογγυλοποιήστε την τιμή αντίστασης. Αυτό θα μειώσει το ρεύμα, τη φωτεινή ροή της διόδου και θα αυξήσει την αξιοπιστία λειτουργίας με ένα πιο ήπιο θερμικό καθεστώς του κρυστάλλου.

Υπολογίστε την απαιτούμενη απαγωγή ισχύος για αυτήν την αντίσταση:

P = I² × R = 0,7² × 3 = 1,47 W

Για αξιοπιστία, το στρογγυλεύουμε στην πλησιέστερη μεγαλύτερη τιμή - 2 Watt.

Σειρά και παράλληλα σχήματα Τα LED χρησιμοποιούνται ευρέως και δείχνουν τα χαρακτηριστικά αυτών των τύπων συνδέσεων. Η σύνδεση πανομοιότυπων στοιχείων σε σειρά διαιρεί την τάση της πηγής εξίσου μεταξύ τους. Με διαφορετικές εσωτερικές αντιστάσεις - ανάλογα με τις αντιστάσεις. Όταν συνδέεται παράλληλα, η τάση είναι η ίδια και το ρεύμα είναι αντιστρόφως ανάλογο με τις εσωτερικές αντιστάσεις των στοιχείων.

Όταν συνδέεται σε σειρά LED

Όταν συνδέεται σε σειρά, η πρώτη δίοδος στην αλυσίδα συνδέεται από την άνοδο στο "+" της πηγής ισχύος και από την κάθοδο στην άνοδο της δεύτερης διόδου. Και ούτω καθεξής μέχρι το τελευταίο στην αλυσίδα, η κάθοδος της οποίας συνδέεται με την πηγή "-". Το ρεύμα σε ένα κύκλωμα σειράς είναι το ίδιο σε όλα του τα στοιχεία. Εκείνοι. μέσω οποιασδήποτε συσκευής φωτός είναι του ίδιου μεγέθους. Η εσωτερική αντίσταση του ανοιχτού, δηλ. που εκπέμπει φως κρύσταλλο, είναι δεκάδες ή εκατοντάδες ohms. Εάν ρέει 15-20 mA μέσω του κυκλώματος με αντίσταση 100 ohms, τότε κάθε στοιχείο θα έχει 1,5-2 V. Το άθροισμα των τάσεων σε όλες τις συσκευές πρέπει να είναι μικρότερο από αυτό της πηγής ισχύος. Η διαφορά συνήθως σβήνεται με μια ειδική αντίσταση που εκτελεί δύο λειτουργίες:

• περιορίζει το ονομαστικό ρεύμα λειτουργίας.
• παρέχει την ονομαστική τάση προς τα εμπρός στο LED.

Διαβάστε επίσης

Σύνδεση LED στα 12 βολτ

 

Όταν συνδέεται παράλληλα

Η παράλληλη σύνδεση μπορεί να γίνει με δύο τρόπους.

Ηλεκτρικό κύκλωμα παράλληλης σύνδεσης.

Η επάνω εικόνα δείχνει πώς να το ενεργοποιήσετε δεν είναι επιθυμητό. Με αυτή τη σύνδεση, μια αντίσταση θα εξασφαλίσει την ισότητα των ρευμάτων μόνο με ιδανικούς κρυστάλλους και το ίδιο μήκος των καλωδίων μολύβδου. Αλλά η διακύμανση των παραμέτρων των συσκευών ημιαγωγών κατά την κατασκευή δεν καθιστά δυνατή την ίδια κατασκευή. Και η επιλογή του ίδιου - αυξάνει δραματικά την τιμή. Η διαφορά μπορεί να φτάσει το 50-70% ή περισσότερο. Έχοντας συναρμολογήσει τη δομή, θα έχετε μια διαφορά στη λάμψη τουλάχιστον 50-70%. Επιπλέον, η αστοχία ενός εκπομπού θα αλλάξει τη λειτουργία όλων: εάν το κύκλωμα σπάσει, ένας θα σβήσει, το υπόλοιπο θα λάμπει πιο φωτεινό κατά 33% και θα αρχίσει να θερμαίνεται περισσότερο. Η υπερθέρμανση θα συμβάλει στην υποβάθμισή τους - μια αλλαγή στη σκιά της λάμψης και μια μείωση της φωτεινότητας.

Σε περίπτωση βραχυκυκλώματος ως αποτέλεσμα υπερθέρμανσης και καύσης του κρυστάλλου, η αντίσταση περιορισμού ρεύματος μπορεί να αποτύχει.

Η κάτω επιλογή σάς επιτρέπει να ορίσετε το επιθυμητό σημείο λειτουργίας οποιασδήποτε διόδου, ακόμη και με τη διαφορετική ονομαστική ισχύ τους.

Σχέδιο σειριακής-παράλληλης σύνδεσης συσκευών.

Για τάση 4,5 V, τρία στοιχεία LED και μία αντίσταση περιορισμού ρεύματος συνδέονται σε σειρά. Οι αλυσίδες που προκύπτουν συνδέονται παράλληλα. 20 mA ρέει μέσα από κάθε δίοδο, και 60 mA ρέει μέσω όλων μαζί. Σε καθένα από αυτά αποδεικνύεται λιγότερο από 1,5 V και στον περιοριστή ρεύματος - όχι λιγότερο από 0,2-0,5 V. Είναι ενδιαφέρον ότι εάν χρησιμοποιείτε τροφοδοτικό 4,5 V, τότε μόνο οι υπέρυθρες δίοδοι μπορούν να λειτουργήσουν μαζί του με τάση προς τα εμπρός λιγότερο από 1,5 V ή πρέπει να αυξήσετε την τροφοδοσία σε τουλάχιστον 5 V.

Η απευθείας παράλληλη σύνδεση στοιχείων LED (πάνω μέρος του κυκλώματος) δεν συνιστάται λόγω της διασποράς παραμέτρων 30-50% ή περισσότερο.Χρησιμοποιήστε ένα κύκλωμα με μεμονωμένες αντιστάσεις για κάθε δίοδο (κάτω μέρος) και συνδέστε ήδη ζεύγη διόδου-αντίστασης παράλληλα.

Όταν ένα LED

Αντίσταση για μονό LED χρησιμοποιείται μόνο σε ισχύ έως 50-100 mW. Σε υψηλές τιμές ισχύος, η απόδοση του κυκλώματος ισχύος μειώνεται σημαντικά.

Εάν η μπροστινή τάση λειτουργίας της διόδου είναι σημαντικά μικρότερη από την τάση τροφοδοσίας, η χρήση περιοριστικής αντίστασης οδηγεί σε μεγάλες απώλειες. Ισχύς υψηλής ποιότητας και σταθερότητας, με προσεκτικά φιλτραρισμένους κυματισμούς, που παρέχεται από 3-5 τύπους προστασίας του τροφοδοτικού δεν μετατρέπεται σε φως, αλλά απλώς διαχέεται παθητικά με τη μορφή θερμότητας.

Σε υψηλές δυνάμεις πάνε οδηγούς – σταθεροποιητές ρεύματος ονομαστικής αξίας.

Χρησιμοποιώντας μια αντίσταση περιορισμού ρεύματος για να ρυθμίσετε τη λειτουργία Χαρακτηριστικά LED είναι ένας απλός και αξιόπιστος τρόπος για να εξασφαλιστεί η βέλτιστη λειτουργία του.

Παραδείγματα βίντεο του απλούστερου υπολογισμού της αντίστασης.

Αλλά με ισχύ διόδου μεγαλύτερη από εκατό milliwatts, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν αυτόνομες ή ενσωματωμένες πηγές σταθεροποίησης ρεύματος ή προγράμματα οδήγησης.