Come calcolare il resistore LED - formule con esempi + calcolatrice online
I LED di diverse tonalità di colore hanno diverse tensioni di funzionamento diretto. Si impostano scegliendo la resistenza di limitazione di corrente del LED. Per portare il dispositivo di illuminazione nella modalità nominale, è necessario alimentare la giunzione p-n con una corrente di lavoro. Per fare ciò, calcola la resistenza per il LED.
Tabella della tensione del LED a seconda del colore
Le tensioni di funzionamento dei LED sono diverse. Dipendono dai materiali della giunzione p-n del semiconduttore e sono correlati alla lunghezza d'onda dell'emissione della luce, ad es. sfumatura di colore bagliore.
Di seguito è riportata la tabella delle modalità nominali delle diverse tonalità di colore per il calcolo della resistenza allo smorzamento.
| Colore brillante | Tensione diretta, V |
|---|---|
| Sfumature di bianco | 3–3,7 |
| Rosso | 1,6-2,03 |
| Arancia | 2,03-2,1 |
| Giallo | 2,1-2,2 |
| Verde | 2,2-3,5 |
| Blu | 2,5-3,7 |
| Viola | 2,8-4,04 |
| Infrarossi | Non più di 1,9 |
| UV | 3,1-4,4 |
Si può vedere dalla tabella che 3 volt possono accendere emettitori di tutti i tipi di bagliore, ad eccezione dei dispositivi con una sfumatura bianca, parzialmente viola e tutti ultravioletti. Ciò è dovuto al fatto che è necessario "spendere" parte della tensione di alimentazione per limitare la corrente attraverso il cristallo.
Con alimentatori da 5, 9 o 12 V si possono alimentare singoli diodi o loro catene di serie da 3 e 5-6 pezzi.
Le catene seriali riducono l'affidabilità dei dispositivi in cui vengono utilizzate di circa un fattore corrispondente al numero di LED. E la connessione parallela aumenta l'affidabilità nella stessa proporzione: 2 catene - 2 volte, 3 - 3 volte, ecc.
Ma la durata del loro funzionamento, senza precedenti per le sorgenti luminose, da 30-50 a 130-150 mila ore, giustifica il calo dell'affidabilità, perché. la durata del dispositivo dipende da questo. Anche 30-50mila ore di lavoro per 5 ore al giorno - 4 ore la sera e 1 la mattina ogni giorno sono 16-27 anni di lavoro. Durante questo periodo, la maggior parte delle lampade diventerà obsoleta e verrà smaltita. Pertanto, la connessione seriale è ampiamente utilizzata da tutti i produttori di dispositivi LED.
Calcolatore online per il calcolo dei LED
Per il calcolo automatico, avrai bisogno dei seguenti dati:
- sorgente o tensione di alimentazione, V;
- tensione diretta nominale del dispositivo, V;
- corrente di esercizio nominale continua, mA;
- il numero di led in catena o collegati in parallelo;
- Schema elettrico LED(S).
I dati iniziali possono essere presi dal passaporto del diodo.
Dopo averli inseriti nelle finestre corrispondenti della calcolatrice, fare clic sul pulsante "Calcola" e ottenere il valore nominale del resistore e la sua potenza.
Calcolo del valore del resistore-limitatore di corrente
In pratica vengono utilizzati due tipi di calcolo: grafico, in base alla caratteristica corrente-tensione di un particolare diodo, e matematico, in base ai dati del suo passaporto.
Nell'immagine:
- e - una fonte di alimentazione con valore E in uscita;
- "+" / "-" - la polarità della connessione del LED: "+" - anodo, mostrato come un triangolo sui diagrammi, "-" - catodo, sui diagrammi - un trattino trasversale;
- R – resistenza di limitazione di corrente;
- uportato - diretta, è anche la tensione di esercizio;
- io - corrente di esercizio attraverso il dispositivo;
- la tensione ai capi del resistore è indicata come UR.
Quindi lo schema di calcolo assumerà la forma:
Calcola la resistenza per limitare la corrente. Voltaggio u distribuito nella catena in questo modo:
U = UR + Uportato o UR + I×Rportato, in volt,
dove Rportato- resistenza differenziale interna della giunzione p-n.
Per trasformazioni matematiche, otteniamo la formula:
R = (U-Uportato)/I, in Ohm.
il valore uportato può essere selezionato dai valori del passaporto.
Calcoliamo il valore del resistore limitatore di corrente per il modello Cree LED Cree XM–L, che ha un bin T6.
I dati del suo passaporto: tipici nominali uPORTATO = 2,9 V massimo uPORTATO = 3,5 V, corrente di esercizio ioPORTATO\u003d 0,7 A.
Per il calcolo utilizziamo uPORTATO = 2,9 V.
R = (U-Uportato) / I \u003d (5-2,9) / 0,7 \u003d 3 Ohm.
Il valore calcolato è 3 ohm. Selezioniamo un elemento con una tolleranza di precisione del ± 5%. Questa precisione è più che sufficiente per impostare il punto operativo a 700 mA.
Arrotonda per eccesso il valore della resistenza. Ciò ridurrà la corrente, il flusso luminoso del diodo e aumenterà l'affidabilità del funzionamento con un regime termico più delicato del cristallo.
Calcola la dissipazione di potenza richiesta per questo resistore:
P = I² × R = 0,7² × 3 = 1,47 W
Per affidabilità, lo arrotondiamo per eccesso al valore più grande più vicino: 2 watt.
Schemi in serie e in parallelo I LED sono ampiamente utilizzati e mostrano le caratteristiche di questi tipi di connessioni. Il collegamento di elementi identici in serie divide equamente la tensione della sorgente tra di loro. Con diverse resistenze interne - in proporzione alle resistenze. Quando collegato in parallelo, la tensione è la stessa e la corrente è inversamente proporzionale alle resistenze interne degli elementi.
Quando collegato in serie LED
Quando è collegato in serie, il primo diodo della catena è collegato dall'anodo al "+" della fonte di alimentazione e dal catodo all'anodo del secondo diodo. E così via fino all'ultimo della catena, il cui catodo è collegato alla sorgente "-". La corrente in un circuito in serie è la stessa in tutti i suoi elementi. Quelli. attraverso qualsiasi dispositivo luminoso è della stessa grandezza. La resistenza interna dell'aperto, cioè che emette un cristallo di luce, è di decine o centinaia di ohm. Se 15-20 mA fluiscono attraverso il circuito a una resistenza di 100 ohm, ogni elemento avrà 1,5-2 V. La somma delle tensioni su tutti i dispositivi dovrebbe essere inferiore a quella della fonte di alimentazione. La differenza viene solitamente estinta con un resistore speciale che svolge due funzioni:
- limita la corrente nominale di esercizio;
- fornisce la tensione diretta nominale al LED.
Quando collegato in parallelo
La connessione parallela può essere eseguita in due modi.
L'immagine in alto mostra come abilitarlo non è desiderabile. Con questa connessione, una resistenza garantirà l'uguaglianza delle correnti solo con cristalli ideali e la stessa lunghezza dei fili. Ma la variazione dei parametri dei dispositivi a semiconduttore durante la produzione non consente di renderli uguali. E la selezione dello stesso - aumenta notevolmente il prezzo. La differenza può raggiungere il 50-70% o più. Dopo aver assemblato la struttura, otterrai una differenza nel bagliore di almeno il 50-70%. Inoltre, il guasto di un emettitore cambierà il funzionamento di tutti: se il circuito è rotto, uno si spegnerà, il resto brillerà di più del 33% e inizierà a riscaldarsi di più. Il surriscaldamento contribuirà al loro degrado: un cambiamento nell'ombra del bagliore e una diminuzione della luminosità.
In caso di cortocircuito dovuto al surriscaldamento e alla combustione del cristallo, la resistenza di limitazione della corrente potrebbe guastarsi.
L'opzione inferiore consente di impostare il punto di funzionamento desiderato di qualsiasi diodo, anche con diversa potenza nominale.
Per una tensione di 4,5 V, tre elementi LED e una resistenza di limitazione della corrente sono collegati in serie. Le catene risultanti sono collegate in parallelo. 20 mA fluiscono attraverso ciascun diodo e 60 mA fluiscono attraverso tutti insieme. Su ciascuno di essi risulta meno di 1,5 V e sul limitatore di corrente - non meno di 0,2-0,5 V. È interessante notare che, se si utilizza un alimentatore da 4,5 V, solo i diodi a infrarossi possono funzionare con una tensione diretta di inferiore a 1,5 V, oppure è necessario aumentare l'alimentazione ad almeno 5 V.
Il collegamento in parallelo diretto degli elementi LED (parte superiore del circuito) non è consigliato a causa della dispersione dei parametri del 30-50% o più.Utilizzare un circuito con resistenze individuali per ogni diodo (parte inferiore) e collegare già coppie di diodo-resistenza in parallelo.
Quando un LED
Resistenza per LED singolo viene utilizzato solo alle loro potenze fino a 50-100 mW. A valori di potenza elevati, l'efficienza del circuito di potenza diminuisce notevolmente.
Se la tensione di lavoro diretta del diodo è significativamente inferiore alla tensione di alimentazione, l'uso di un resistore di limitazione porta a grandi perdite. Potenza di alta qualità e stabilità, con increspature accuratamente filtrate, fornita da 3-5 tipi di protezione dell'alimentatore non viene convertito in luce, ma semplicemente dissipato passivamente sotto forma di calore.
Ad alte potenze vanno autisti – stabilizzatori di corrente di valore nominale.
Utilizzo di un resistore limitatore di corrente per impostare il funzionamento Caratteristiche dei LED è un modo semplice e affidabile per garantirne il funzionamento ottimale.
Esempi video del più semplice calcolo della resistenza.
Ma con una potenza del diodo superiore a cento milliwatt, è necessario utilizzare sorgenti o driver autonomi o integrati di stabilizzazione della corrente.
