LED számológép online. A LED ellenállásának kiszámítása és kiválasztása

A stabil működéshez a LED-nek állandó feszültségforrásra és stabilizált áramra van szüksége, amely nem haladja meg az adott LED sajátosságai által megengedett értékeket. Ha olyan jelző LED-eket kell csatlakoztatnia, amelyek üzemi árama nem haladja meg az 50-100 mA-t, az áramot ellenállásokkal korlátozhatja. Ha nagy teljesítményű LED-ek táplálásáról beszélünk több száz milliampertől néhány amperig terjedő üzemi árammal, akkor nem nélkülözheti speciális eszközöket - illesztőprogramokat (erről az eszközökről bővebben a "LED-ek illesztőprogramjai" című cikkben olvashat, a kész illesztőprogram-modellek látható.). Ezután megvizsgáljuk azokat a lehetőségeket, amikor a szükséges áram kicsi, és az ellenállások továbbra is használhatók.

Az ellenállások passzív elemek - egyszerűen korlátozzák az áramot, de semmilyen módon nem stabilizálják. Az áramerősség a feszültséggel az Ohm törvénye szerint változik. Az áramerősséget egy ellenállás korlátozza a „felesleges” villamos energia banális átalakításával hővé a képlet szerint

P = I 2 R, ahol P a termelt hő wattban, I az áramkör árama amperben, R az ellenállás ohmban.

A készülék természetesen felmelegszik. Az ellenállás hőleadó képessége nem korlátlan, és a megengedett áramerősség túllépése esetén kiég. A megengedett teljesítménydisszipációt az ellenállástest határozza meg. Ezt figyelembe kell venni a LED-ek bekötésének tervezésekor és a legalább dupla biztonsági ráhagyással rendelkező elemek kiválasztásánál.

Ha egy LED-et kell csatlakoztatnia, akkor az ellenállás ellenállása az Ohm törvényének megfelelően egy egyszerű képlettel számítható ki:

R = (U - U L) / I, ahol R a szükséges ellenállás ohmban, U a tápfeszültség, U L a feszültségesés a LED-en voltban, I a szükséges LED áramerősség amperben.

Nagyon gyakran nem egy, hanem több LED-et kell csatlakoztatnia. Ebben az esetben sorba vagy párhuzamosan kapcsolhatók.

A sorba kapcsolt LED-ek feszültségesése összeadódik, és mindegyiken ugyanaz az áram folyik át. A tápfeszültségnek nagyobbnak kell lennie, mint a teljes feszültségesés.

Az ellenállás ellenállásának kiszámítása ugyanazon elv szerint történik, mint egy LED esetében, csak a feszültségesést nem egy szentjánosbogárnál, hanem összesen a teljes láncnál veszik figyelembe.

A soros csatlakozás kényelmes, mert minimális kiegészítő alkatrészt igényel, ráadásul nincs szükség nagy áramerősségre az áramforrásból. De nagyszámú LED esetén jelentős feszültségre lehet szükség. Ezen túlmenően, ha az egyik szekvenciális lánc kiég, a lánc elszakad, és az összes LED nem világít. Emellett ennél a csatlakozási lehetőségnél fontos, hogy pontosan ugyanazokat a LED-eket használjuk, különben eltérő paramétereik az egyensúlyhiány forrásaként szolgálnak. Ennek eredményeként vagy egyenetlenül csilloghatnak, vagy sokkal gyorsabban meghibásodhatnak.

A párhuzamos csatlakoztatás egyenértékű az egyes LED-ek egyidejű csatlakoztatásával, amelyeknek nem „kell tudniuk” más LED-ek jelenlétéről. Ebben az esetben a tápegység feszültségének meg kell haladnia egy LED feszültségesését. Az egyes LED-ek áramerőssége egyedileg állítható a hozzá csatlakoztatott ellenállás ellenállásának kiválasztásával. Fontos, hogy a tápegység "tudja", hogy hány LED csatlakozik hozzá, mivel a teljes áramerősség, amelyet biztosítania kell, egyenlő az összes LED-en átfolyó áramok összegével. Ha az egyik LED meghibásodik, a többi izzásával nem történik semmi, mivel azok külön-külön működnek. Kérjük, vegye figyelembe, hogy ez nem vonatkozik az áramkorlátozó meghajtóról táplált párhuzamos LED-ekre! A meghajtó stabilizálja az áramot; az egyik ág meghibásodása az áram általános csökkenéséhez vezet. A vezető azonnal kompenzálja ezt a csökkenést, ami a fennmaradó ágak áramának növekedéséhez vezet. És lehet, hogy nem élik túl. Hasonló okból kerülni kell több párhuzamos LED csatlakoztatását egyetlen áramkorlátozó ellenálláson keresztül.

Az egyes ellenállások ellenállását a LED-ek párhuzamos csatlakoztatásakor ugyanúgy számítják ki, ismétlem, mint egy LED csatlakoztatásakor.

A LED-ek párhuzamos csatlakoztatása nem igényel nagy tápfeszültséget, de használatakor elegendő áramerősséget kell biztosítani. Több alkatrészre van szükség, de különböző paraméterű LED-ek egyidejűleg is csatlakoztathatók. Ezenkívül több áramkorlátozó ellenállás, amely hőt termel, alacsonyabb áramköri hatékonyságot eredményez a soros csatlakozáshoz képest.

A LED nemlineáris áram-feszültség karakterisztikával (volt-amper karakterisztikával) rendelkező félvezető eszköz. Stabil működése mindenekelőtt a rajta átfolyó áram nagyságától függ. Bármilyen, még kisebb túlterhelés is a LED chip károsodásához és élettartamának csökkenéséhez vezet.

A LED-en átfolyó áram kívánt szinten történő korlátozása érdekében az elektromos áramkört stabilizátorral kell kiegészíteni. A legegyszerűbb áramkorlátozó elem egy ellenállás.

Fontos! Az ellenállás korlátozza, de nem stabilizálja az áramot.

A LED ellenállásának kiszámítása nem nehéz feladat, és egy egyszerű iskolai képlet segítségével történik. De ajánlatos közelebbről megvizsgálni a LED p-n átmenetében végbemenő fizikai folyamatokat.

Elmélet

Matematikai számítás

Az alábbiakban egy kapcsolási rajz a legegyszerűbb formájában. Ebben a LED és az ellenállás soros áramkört alkotnak, amelyen ugyanaz az áram (I) folyik át. Az áramkört EMF feszültségforrás (U) táplálja. Üzemmódban feszültségesés lép fel az áramkör elemei között: az ellenálláson (U R) és a LED-en (U LED). Kirchhoff második szabályát használva a következő egyenlőséget kapjuk: vagy annak értelmezése

A fenti képletekben R a számított ellenállás ellenállása (Ohm), R LED a LED differenciálellenállása (Ohm), U a feszültség (V).

Az R LED értéke a félvezető eszköz működési feltételeinek változásával változik. Ebben az esetben a változó mennyiségek az áram és a feszültség, amelyek aránya határozza meg az ellenállás értékét. Ennek egyértelmű magyarázata a LED áram-feszültség karakterisztikája. A karakterisztika kezdeti szakaszában (kb. 2 voltig) egyenletes áramnövekedés következik be, aminek következtében az R LED nagy jelentőséggel bír. Ezután megnyílik a pn átmenet, amelyet az áramerősség éles növekedése és az alkalmazott feszültség enyhe növekedése kísér.

Az első két képlet egyszerű átalakításával meghatározhatja az áramkorlátozó ellenállás ellenállását: Az U LED az egyes LED-típusok adattábla-értéke.

Grafikus számítás

A vizsgált LED áram-feszültség karakterisztikája birtokában grafikusan kiszámolhatja az ellenállást. Természetesen ennek a módszernek nincs széles körű gyakorlati alkalmazása. Hiszen a terhelési áram ismeretében könnyen kiszámíthatja a grafikonból az előremenő feszültség értékét. Ehhez elegendő az ordináta tengelytől (I) egy egyenest húzni, amíg az nem metszi a görbét, majd leengedjük az abszcissza tengelyre (U LED). Ennek eredményeként az ellenállás kiszámításához szükséges összes adatot megkaptuk.

A grafikon opció azonban egyedülálló, és figyelmet érdemel.

Számítsunk ellenállást egy 20 mA névleges áramerősségű LED-hez, amelyet 5 V-os áramforrásra kell kötni, ehhez húzzunk egy egyenest a 20 mA-es ponttól a LED görbével való metszésig. Ezután az 5 V-os ponton és a grafikon pontján keresztül húzzon egy vonalat, amíg az nem metszi az ordináta tengellyel, és kapja meg a maximális áramértéket (I max), amely körülbelül 50 mA. Ohm törvénye alapján kiszámítjuk az ellenállást: Ahhoz, hogy az áramkör biztonságos és megbízható legyen, meg kell akadályozni az ellenállás túlmelegedését. Ehhez keresse meg a disszipációs teljesítményét a képlet segítségével:

Milyen esetekben lehet LED-et ellenálláson keresztül csatlakoztatni?

Csatlakoztathat egy LED-et egy ellenálláson keresztül, ha az áramkör hatékonyságának kérdése nem elsődleges. Például egy LED jelzőfényként való használata elektromos készülékek kapcsolójának vagy hálózati feszültségjelzőjének megvilágítására. Az ilyen eszközökben a fényerő nem fontos, és az energiafogyasztás nem haladja meg a 0,1 W-ot. Ha 1 W-nál nagyobb fogyasztású LED-et csatlakoztat, meg kell győződnie arról, hogy a tápegység stabil feszültséget állít elő.

Ha az áramkör bemeneti feszültsége nem stabilizálódik, akkor minden zaj és túlfeszültség a terhelésre kerül, ami megzavarja a LED működését. Szembetűnő példa az autóipari elektromos hálózat, amelyben az akkumulátor feszültsége elméletileg csak 12 V. A legegyszerűbb esetben a LED-es világítást az autóban egy LM78XX sorozatú lineáris stabilizátoron keresztül kell megvalósítani. És annak érdekében, hogy valahogy növelje az áramkör hatékonyságát, 3 LED-et kell sorba kapcsolnia. Ezenkívül szükség van egy ellenálláson keresztüli tápáramkörre laboratóriumi célokra új LED-modellek teszteléséhez. Egyéb esetekben ajánlatos áramstabilizátort (meghajtót) használni. Különösen akkor, ha az emittáló dióda költsége összemérhető a meghajtó költségével. Kap egy kész eszközt ismert paraméterekkel, amelyet csak helyesen kell csatlakoztatni.

Példák egy ellenállás ellenállásának és teljesítményének kiszámítására

Íme néhány gyakorlati példa a LED-ek ellenállásának kiszámítására, hogy a kezdők könnyebben tájékozódjanak.

Cree XM-L T6

Az első esetben kiszámítjuk a nagy teljesítményű LED 5 V-os feszültségforráshoz való csatlakoztatásához szükséges ellenállást. A Cree XM–L T6 binnel a következő paraméterekkel rendelkezik: tipikus U LED = 2,9 V és maximális U LED = 3,5 V áram I LED =0,7 A. Az U LED jellemző értékét be kell cserélni a számításokba, mivel. legtöbbször a valóságnak felel meg. A számított ellenállásérték az E24 sorban található, és tűrése 5%. A gyakorlatban azonban gyakran szükséges az eredményeket a standard sorozatból a legközelebbi értékre kerekíteni. Kiderül, hogy a kerekítés és az 5%-os tűrés figyelembevételével a valós ellenállás, és ezt követően az áram fordított arányban változik. Ezért annak érdekében, hogy ne lépje túl az üzemi terhelési áramot, a számított ellenállást felfelé kell kerekíteni.

Az E24 sorozat leggyakoribb ellenállásaival nem mindig lehet kiválasztani a kívánt értéket. A probléma megoldásának két módja van. Az első egy további áramkorlátozó ellenállás szekvenciális beépítése, amely kompenzálja a hiányzó Ohmokat. Kiválasztását ellenőrző árammérésekkel kell kísérni.

A második módszer nagyobb pontosságot biztosít, mivel precíziós ellenállást tartalmaz. Ez egy olyan elem, amelynek ellenállása nem függ a hőmérséklettől és más külső tényezőktől, és eltérése legfeljebb 1% (E96 sorozat). Mindenesetre jobb, ha a tényleges áramot valamivel kisebbre hagyja, mint a névleges érték. Ez nem befolyásolja nagymértékben a fényerőt, de kíméletes működési módot biztosít a kristály számára.

Az ellenállás által disszipált teljesítmény a következő lesz:

A LED számított ellenállásteljesítményét 20-30%-kal kell növelni.

Számítsuk ki az összeszerelt lámpa hatásfokát:

Példa LED SMD 5050-re

Az első példával analóg módon kitaláljuk, hogy milyen ellenállásra van szükség. Itt figyelembe kell venni a három független kristályból álló LED tervezési jellemzőit.

Ha a LED SMD 5050 egyszínű, akkor az egyes kristályokon nyitott állapotban az előremenő feszültség legfeljebb 0,1 V-tal térhet el. Ez azt jelenti, hogy a LED egy ellenállásról táplálható, 3 anódot egy csoportba kombinálva, és három katód egy másikba. Válasszunk egy ellenállást egy fehér SMD 5050 csatlakoztatásához a következő paraméterekkel: tipikus U LED = 3,3 V egy chip áramánál I LED = 0,02 A. A legközelebbi szabványos érték 30 Ohm.

Beépítésre 0,25 W teljesítményű, 30 Ohm ±5% ellenállású korlátozó ellenállást fogadunk el.

Az SMD 5050 RGB LED minden egyes szerszámhoz eltérő előremenő feszültséggel rendelkezik. Ezért három különböző értékű ellenállással kell szabályoznia a piros, zöld és kék színt.

Online számológép

Az alábbiakban bemutatott LED-számítógép egy kényelmes kiegészítő, amely az összes számítást függetlenül végzi el. Segítségével nem kell semmit kézzel rajzolnia vagy kiszámítania. Csak be kell írnia a LED két fő paraméterét, feltüntetve a számukat és az áramforrás feszültségét. Egy egérkattintással a program önállóan kiszámítja az ellenállás ellenállását, kiválasztja értékét a szabványos tartományból, és jelzi a színjelölést. Emellett a program egy kész kapcsolóáramkört is kínál majd.

Bármelyik LED-nek alacsony az ellenállása. Ha közvetlenül csatlakoztatja a tápegységhez, azonnal kiég, mert túl nagy az áram. A külső kivezetésekhez csatlakozó vezetékek rézből vagy aranyból készülnek, és nem bírják az áramingadozást. Ezért fontos a LED ellenállásának helyes kiszámítása.

Hogy ez a LED mennyi ideig fog működni, az a számítás helyességétől függ. Ha az ellenállás nem rendelkezik elegendő ellenállással, a LED kiéghet, de ha éppen ellenkezőleg, az áram kisebb, mint a névleges áram, akkor az izzó halványan világít. A számítások elvégzéséhez speciális képletek vannak, és ezt nem nehéz elvégezni. Ezen kívül vannak speciális programok, amelyek automatikusan elvégzik az összes szükséges számítást a megadott adatok alapján.

Ez a cikk az ilyen számítások elvégzésének minden szempontját és finomságát tárgyalja. Emellett bónuszként a cikk tartalmaz egy videót a témában és egy letölthető tudományos cikket.

Számítási eredmény

Általában kiderül, hogy az ilyen értékű ellenállásokat nem gyártják, és a legközelebbi szabványos érték jelenik meg. Ha nem tudja pontosan kiválasztani az ellenállást, használjon nagyobb értéket. Megfelelő értéket az ellenállás párhuzamos vagy soros kapcsolásával lehet elérni. Nem kell kiszámolnia a LED ellenállását, ha erős változó vagy trimmelő ellenállást használ. A leggyakoribb típus a 3296 0,5 W-on. 12V-os tápegység használata esetén akár 3 LED is sorba köthető.

Az ellenállások különböző pontossági osztályokkal rendelkeznek, 10%, 5%, 1%. Vagyis az ellenállásuk ezeken a határokon belül változhat pozitív vagy negatív irányba. Ne felejtse el figyelembe venni az áramkorlátozó ellenállás teljesítményét, ez az a képessége, hogy egy bizonyos mennyiségű hőt elvezet. Ha kicsi, túlmelegszik és meghibásodik, ezáltal megszakad az elektromos áramkör. A polaritás meghatározásához alkalmazhat egy kis feszültséget, vagy használhatja a dióda teszt funkcióját egy multiméteren. Eltérő az ellenállásmérési módtól, általában 2V-tól 3V-ig táplálják.

Ezenkívül a LED-ek kiszámításakor figyelembe kell venni a paraméterek elterjedését, az olcsóknál maximálisak, a drágáknál inkább megegyeznek. A paraméter ellenőrzéséhez egyenlő feltételek mellett, azaz egymás után engedélyeznie kell őket.

Az áram vagy feszültség csökkentésével csökkentse a fényerőt enyhén izzó pontokra. Vizuálisan meg fogja tudni becsülni, hogy egyesek fényesebben, mások halványan világítanak. Minél egyenletesebben égnek, annál kevésbé terjednek. A LED-ellenállás kalkulátor azt feltételezi, hogy a LED chipek jellemzői ideálisak, vagyis a különbség nulla.

A 10 W-ig terjedő általános kis teljesítményű modelleknél a leesési feszültség 2 V és 12 V között lehet. A teljesítmény növekedésével a COB diódában lévő kristályok száma növekszik; mindegyiknek van egy cseppje. A kristályokat láncba kötik sorba, majd párhuzamos áramkörökké egyesítik. 10 W-ról 100 W-ra a csökkentés 12 V-ról 36 V-ra nő. Ezt a paramétert fel kell tüntetni a LED chip műszaki jellemzőiben, és a szín céljától függ:

• kék;
• piros;
• zöld;
• sárga;
• háromszínű RGB;
• négyszínű RGBW;
• kétszínű;
• meleg és hideg fehér.

Mielőtt egy LED-ellenállást választana egy online számológép segítségével, meg kell győződnie a diódák paramétereiről. A kínaiak sok LED-et árulnak az Aliexpressen, és márkásnak adják őket. A legnépszerűbb modellek az SMD3014, SMD 3528, SMD2835, SMD 5050, SMD5630, SMD5730. Például a kínaiak leggyakrabban az SMD5630-at és az SMD5730-at csalják. A jelölésekben szereplő számok csak az 5,6 mm x 3,0 mm-es házméretet jelzik.

A márkás termékekben egy ilyen nagy tokot használnak erős 0,5 W-os kristályok felszerelésére, így az SMD5630 diódák vásárlói közvetlenül 0,5 W teljesítményhez kapcsolják. A furfangos kínaiak ezt kihasználják, és az 5630-as házba olcsó és gyenge kristályt szerelnek be átlagosan 0,1 W teljesítménnyel, miközben 0,5 W-os energiafogyasztást jeleznek.

Jó példa erre az autólámpák és a LED kukoricalámpák, amelyek nagyszámú gyenge és rossz minőségű LED chipet tartalmaznak. Az átlagos vásárló úgy gondolja, hogy minél több LED, annál jobb a fény és annál nagyobb a teljesítmény. Autólámpák a leggyengébb jégen 0,1W Pénzmegtakarítás céljából LED-es kollégáim tisztességes LED-eket keresnek az Aliexpressen. Keresnek egy jó eladót, aki ígér bizonyos paramétereket, rendel, és vár egy hónapot a szállításra. A tesztek után kiderül, hogy a kínai eladó csalt, és szemetet adott el. Szerencsés lesz, ha hetedik alkalommal tisztességes diódákat kap, és nem szemetet. Általában 5 rendelést adnak le, és eredmény nélkül mennek megrendelést leadni egy hazai boltba, ahol csere is lehetséges.

LED-ellenállás kiszámítása Ohm törvénye alapján

Ohm törvénye kimondja, hogy az ellenállás ellenállása R = V / I, ahol V = az ellenálláson áthaladó feszültség (ebben az esetben V = S – V L), I = az ellenálláson áthaladó áram. Tehát R = (V S – VL) / I. Ha több LED-et szeretne egyszerre csatlakoztatni, akkor ezt sorosan is megteheti. Ez csökkenti az energiafogyasztást, és lehetővé teszi számos dióda egyidejű csatlakoztatását, például valamilyen füzérként. Minden sorba kapcsolt LED-nek azonos típusúnak kell lennie. A tápegységnek elegendő teljesítménnyel és megfelelő feszültséggel kell rendelkeznie.

Érdekes lesz ➡ Mi az a termisztor?

Számítási példa: Piros, sárga és zöld dióda - sorba kapcsolva legalább 8V tápfeszültség szükséges, így a 9 voltos akkumulátor szinte ideális forrás lesz. VL = 2V + 2V + 2V = 6V (három dióda, feszültségeik összegezve). Ha a V S tápfeszültség 9 V és a dióda árama = 0,015 A, az R ellenállás = (V S – VL) / I = (9 – 6) /0,015 = 200 Ohm. Vegyünk egy 220 ohmos ellenállást (a legközelebbi szabványos érték, ami nagyobb).

Kerülje a LED-ek párhuzamos csatlakoztatását!

A LED nemlineáris elemként

Tekintsünk egy család áram-feszültség karakterisztikát (CV karakterisztikát) a különböző színű LED-ekhez. Ez a jellemző a fénykibocsátó diódán áthaladó áram függőségét mutatja a rákapcsolt feszültségtől. Amint az ábrán látható, a jellemzők nemlineárisak.

Ez azt jelenti, hogy még kis, néhány tized voltos feszültségváltozás esetén is többször változhat az áramerősség. A LED-ekkel való munkavégzés során azonban általában az áram-feszültség karakterisztika leglineárisabb szakaszát (az úgynevezett munkaterületet) használják, ahol az áramerősség nem változik olyan élesen. Leggyakrabban a gyártók a LED-jellemzőkben jelzik a működési pont helyzetét, vagyis azt a feszültség- és áramértéket, amelyen a deklarált fényerőt elérik.

A fent bemutatott jellemzőket az előrefelé kapcsolt fénykibocsátó diódákra kaptuk. Vagyis a tápegység negatív pólusa a katódhoz, a pozitív pólus pedig az anódhoz csatlakozik

Ellenállás számítása LED-hez

A LED ellenállásának kiszámítása nagyon fontos pont, mielőtt csatlakoztatná a LED-et az áramforráshoz. Végül is ettől függ, hogyan fog működni a LED. Ha az ellenállásnak túl kicsi az ellenállása, a LED meghibásodhat (kiéghet), túl nagy ellenállás esetén pedig gyenge fényt bocsát ki. A LED ellenállását a következő képlettel számítják ki:

• R = (V S – VL) / I
• V S – áramforrás feszültsége (V).
• VL – LED tápfeszültség (általában 2 volt és 4 volt a kék és fehér LED-eknél).
• I – LED áram (például 10 mA = 0,01 A vagy 20 mA = 0,02 A)

Győződjön meg arról, hogy a kiválasztott elektromos áram kisebb, mint a LED által névleges maximális érték. Átalakítsa ezt az értéket milliamperről amperre. Így a számítás eredménye az ellenállás ellenállásértéke ohmban (Ohm). Ha a számított ellenállásérték nem egyezik a szabványos ellenállásértékkel, akkor a következő magasabb értéket kell választania.

Előfordulhat azonban, hogy kezdetben valamivel nagyobb ellenállást szeretne választani, például az árammegtakarítás érdekében. De emlékeznünk kell arra, hogy a LED-sugárzás ebben az esetben kevésbé lesz fényes. Ha a tápfeszültség = 9 Volt és van egy piros LED (VL = 2V), akkor a szükséges áramerősség I = 20 mA = 0,02A, R = (9V – 2V) / 0,02A = 350 Ohm. Olyan ellenállást kell választania, amelynek ellenállása 390 Ohm (a legközelebbi nagyobb érték).

Villogó LED-ek

A villogó LED-ek úgy néznek ki, mint a hagyományos LED-ek, képesek önállóan villogni, mert beépített integrált áramkört tartalmaznak. A LED alacsony frekvencián villog, általában 2-3 villanás másodpercenként. Az ilyen csecsebecséket autóriasztókhoz, különféle jelzőfényekhez vagy gyermekjátékokhoz készítik. A LED-es alfanumerikus indikátorokat ma már nagyon ritkán használják, bonyolultabbak és drágábbak, mint a folyadékkristályosak. Korábban gyakorlatilag ez volt az egyetlen és legfejlettebb megjelenítési mód, mobiltelefonra is telepítették.

Ez a cikk arról fog szólni áramkorlátozó ellenállás számítása LED-hez.

Egy LED ellenállásának kiszámítása

Egy LED táplálásához áramforrásra van szükségünk, például két darab 1,5 V-os AA elemre. Vegyünk egy piros LED-et, ahol az előremenő feszültségesés 0,02 A (20 mA) üzemi áram mellett egyenlő -2 V-tal. Hagyományos LED-eknél a megengedett legnagyobb áramerősség 0,02 A. A LED bekötési rajza az ábrán látható. 1.

Miért használom a kifejezést "előremenő feszültségesés", nem a tápfeszültség. De tény, hogy a LED-eknek nincs tápfeszültség-paraméterük. Ehelyett a LED feszültségesési karakterisztikáját használják, ami azt jelenti, hogy a LED mekkora feszültséget ad ki, amikor a névleges áram áthalad rajta. A csomagoláson feltüntetett feszültségérték a feszültségesést tükrözi. Ennek az értéknek a ismeretében meghatározhatja a LED-en maradó feszültséget. Ezt az értéket kell használnunk a számításainkban.

A különböző LED-ek előremenő feszültségesését a hullámhossztól függően az 1. táblázat mutatja be.

1. táblázat - LED jellemzők

A LED feszültségesésének pontos értéke a LED csomagolásán vagy a referencia irodalomban található.

R = (Un.p – Ud)/Id = (3V-2V)/0,02A = 50 Ohm.

• Un.p – tápfeszültség, V;
• Ud – előremenő feszültségesés a LED-en, V;

Mivel a szabványos sorozatban nincs ilyen ellenállás, a legközelebbi ellenállást választjuk az E24 névleges sorozatból felfelé - 51 Ohm.

A LED hosszú távú működésének garantálása és a számítási hibák kiküszöbölése érdekében azt javaslom, hogy ne a maximálisan megengedett áramot - 20 mA, hanem egy kicsit kevesebbet - 15 mA használjon.

Ez az áramcsökkenés semmilyen módon nem befolyásolja a LED fényerejét az emberi szem számára. Ahhoz, hogy a LED fényerejében például kétszeres változást észlelhessünk, 5-szörösére kell csökkentenünk az áramerősséget (a Weber-Fechner törvény szerint).

Ennek eredményeként megkapjuk az áramkorlátozó ellenállás számított ellenállását: R = 50 Ohm és teljesítménydisszipáció P = 0,02 W (20 mW).

Ellenállás számítása LED-ek soros csatlakoztatásához

Soros csatlakozáshoz való ellenállás számítása esetén minden LED-nek azonos típusúnak kell lennie. A soros csatlakozás LED bekötési rajza a 2. ábrán látható.

Például egy 9 V-os tápegységhez szeretnénk csatlakozni, három zöld LED, mindegyik 2,4 V, üzemi áram - 20 mA.

Az ellenállás ellenállását a következő képlet határozza meg:

R = (Un.p – Ud1 + Ud2 + Ud3)/Id = (9V – 2,4V +2,4V +2,4V)/0,02A = 90 Ohm.

• Un.p – tápfeszültség, V;
• Uд1…Uд3 — előremenő feszültségesés a LED-eken, V;
• Id – a LED üzemi árama, A.

Kiválasztjuk a legközelebbi ellenállást az E24 névleges sorozatból felfelé - 91 Ohm.

Ellenállások számítása LED-ek párhuzamos soros csatlakoztatásához

A gyakorlatban gyakran nagyszámú, több tucat LED-et kell csatlakoztatnunk egy áramforráshoz. Ha az összes LED sorba van kötve egy ellenálláson keresztül, akkor ebben az esetben az áramforrás feszültsége nem lesz elegendő számunkra. A probléma megoldása a LED-ek párhuzamos soros csatlakoztatása, amint az a 3. ábrán látható.

A tápfeszültség alapján kerül meghatározásra a sorba kapcsolható LED-ek maximális száma.

3. ábra – LED bekötési rajz párhuzamos - soros csatlakozáshoz

Például van egy 12 V-os tápegységünk, a tápfeszültség feszültsége alapján a LED-ek maximális száma egy áramkörhöz egyenlő lesz: 10V/2V = 5 db, figyelembe véve, hogy a LED-en a feszültségesés (piros) 2 V.

Hogy miért vettünk 10 V-ot és nem 12 V-ot, az az oka annak, hogy az ellenálláson is feszültségesés lesz, és valahol 2 V körül kell hagynunk.

Egy áramkör ellenállásának ellenállását a LED-ek üzemi árama alapján a következő képlet határozza meg:

R = (Un.p – Ud1 + Ud2 + Ud3+ Ud4+ Ud5)/Id = (12V - 2V + 2V + 2V + 2V + 2V)/0,02A = 100 Ohm.

A legközelebbi ellenállást választjuk ki az E24 névleges tartományból felfelé - 110 Ohm.

Az ilyen párhuzamosan kapcsolt öt LED-ből álló láncok száma gyakorlatilag korlátlan!

Ellenállás számítása LED-ek párhuzamos csatlakoztatásakor

Ez a kapcsolat nem kívánatos, és nem javaslom a gyakorlatban való használatát. Ez annak köszönhető, hogy minden LED-en van technológiai feszültségesés, és még ha az összes LED ugyanabból a csomagból származik, ez nem garancia arra, hogy a gyártástechnológiából adódóan a feszültségesésük azonos lesz.

Ennek eredményeként az egyik LED-nek több árama lesz, mint a többinek, és ha meghaladja a maximálisan megengedett áramot, meghibásodik. A következő LED gyorsabban ég ki, mivel a fennmaradó áram már áthalad rajta, elosztva a többi LED között, és így tovább, amíg az összes LED meghibásodik.

Ezt a problémát úgy lehet megoldani, hogy minden LED-hez saját ellenállást csatlakoztatunk, ahogy az 5. ábrán látható.

A LED-ek manapság az emberi tevékenység szinte minden területén alkalmazásra találtak. Ennek ellenére a legtöbb hétköznapi fogyasztó számára teljesen tisztázatlan, hogy miért és milyen törvények vonatkoznak a LED-ek működtetésére. Ha egy ilyen személy a világítást ilyen eszközökkel akarja megszervezni, akkor nem kerülheti el a sok kérdést és a megoldások keresését. És a fő kérdés az lesz: "Milyen dolgok ezek az ellenállások, és miért van szükségük a LED-eknek?"

Mi az ellenállás és a célja?

Az ellenállás az az elektromos hálózat egyik alkotóeleme, amelyet passzivitása jellemez, és legjobb esetben elektromos árammal szembeni ellenállása jellemez. Azaz Ohm törvényének bármikor érvényesnek kell lennie egy ilyen eszközre.

Az eszközök fő célja az elektromos áram erőteljes ellenállása. Ennek a minőségnek köszönhetően az ellenállásokat széles körben használják szükség esetén mesterséges világító eszközök, beleértve a LED-ek használatát.

Miért szükséges ellenállást alkalmazni a LED-es világítóberendezéseknél?

A legtöbb fogyasztó tudja, hogy egy hagyományos izzólámpa akkor bocsát ki fényt, ha közvetlenül bármilyen áramforráshoz csatlakozik. Az izzó hosszú ideig tud működni, és csak akkor ég ki, ha az izzószál túlzottan felmelegszik a túl magas feszültség miatt. Ebben az esetben a villanykörte valamilyen módon az ellenállás funkcióját valósítja meg, mivel az elektromos áram áthaladása nehézkes, de minél nagyobb a rákapcsolt feszültség, annál könnyebben tudja az áram legyőzni az ellenállást. izzó körte. Természetesen lehetetlen egy ilyen összetett félvezető alkatrészt, mint egy LED-et és egy közönséges izzót egy szintre helyezni.

Fontos tudni, hogy a LED ez egy elektromos készülék, melynek működéséhez nem maga az áramerősség a preferált, hanem a hálózatban elérhető feszültség. Például, ha egy ilyen eszközhöz 1,8 V feszültséget választanak, és 2 V érkezik hozzá, akkor valószínűleg kiég - ha a feszültség nem csökken időben az eszköz által igényelt szintre. Pont erre a célra van szükség egy ellenállásra, amelyen keresztül a használt áramforrás stabilizálódik, hogy az általa szolgáltatott feszültség ne károsítsa a készüléket.

Ebből a szempontból rendkívül fontos:

• döntse el, milyen típusú ellenállásra van szükség;
• határozza meg, hogy szükség van-e egyedi ellenállás használatára egy adott eszközhöz, amely számítást igényel;
• vegye figyelembe a fényforrások csatlakoztatásának típusát;
• tervezett LED-ek száma a világítási rendszerben.

Videó: Miért van szükség ellenállásokra?

Csatlakozási rajzok

A LED-ek szekvenciális elrendezésével, amikor egymás után helyezkednek el, általában elegendő egy ellenállás, ha helyesen tudja kiszámítani az ellenállását. Ezt azzal magyarázzák elektromos áramkörben ugyanaz az áram van, minden olyan helyen, ahol elektromos készülékek vannak felszerelve.

De párhuzamos csatlakozás esetén minden LED-nek saját ellenállásra van szüksége. Ha ezt a követelményt figyelmen kívül hagyjuk, akkor az összes feszültséget egy, az úgynevezett „korlátozó” LED-nek kell húznia, vagyis amelyiknek a legkisebb feszültségre van szüksége. Ő túl gyorsan megbukik, ebben az esetben az áramkör következő eszközére feszültség kerül, amely ugyanúgy hirtelen kiég. Ez a fordulat elfogadhatatlan, ezért tetszőleges számú LED párhuzamos csatlakoztatása esetén azonos számú ellenállás alkalmazása szükséges, amelyek jellemzőit számítással választják ki.

Videó: LED-ek párhuzamos csatlakoztatása

Ellenállások számítása LED-ekhez

A folyamat fizikájának helyes megértésével ezen eszközök ellenállásának és teljesítményének kiszámítása nem nevezhető olyan lehetetlen feladatnak, amellyel egy hétköznapi ember nem tud megbirkózni. A szükséges ellenállás-ellenállás kiszámításához a következő pontokat kell figyelembe venni:

Videó: Ellenállás kiválasztása LED-hez

Az ellenállások kiszámítása speciális számológép segítségével

Általában az ilyen eszközök bármely LED-hez szükséges ellenállásának kiszámítása speciálisan erre a célra tervezett számológépekkel történik. Az ilyen kényelmes és rendkívül hatékony számológépeket nem kell valahonnan letölteni és telepíteni - az ellenállás online kiszámítása teljesen lehetséges.

Ellenállás kalkulátor nagy pontosságot tesz lehetővé határozza meg a LED áramkörbe szerelt ellenállás szükséges teljesítményét és ellenállásértékét.

A szükséges ellenállás kiszámításához a következőket kell beírnia az online számológép megfelelő soraiba:

• LED tápfeszültség;
• LED névleges feszültség;
• névleges áram.

Ezután ki kell választania a használt csatlakozási rajzot, valamint a szükséges számú LED-et.

A megfelelő gomb megnyomása után a számítás elvégzése és A kapott számított adatok megjelennek a monitor képernyőjén, melynek segítségével később különösebb nehézség nélkül megszervezheti a mesterséges LED világítást.

Ezenkívül az online számológépeknek van egy bizonyos adatbázisa, amely adatokat tartalmaz a LED-ekről és azok paramétereiről. A számítás lehetősége bemutatásra kerül:

• az eszköz minősítése;
• színes jelölés;
• az áramkör által fogyasztott áram;
• szétszórt erő.

Az a személy, aki nem jártas az elektrotechnikában és a fizikában, a legtöbb esetben nem tudja önállóan kiszámítani a LED-ek eszközeit. Emiatt a számítások elvégzése egy funkcionális és kényelmes online számológép segítségével - felbecsülhetetlen segítség a hétköznapi emberek számára akik nem ismerik a fizikai képleteket használó számítási módszereket.

A LED-ek és szalagok legismertebb gyártói ezek alapján készültek hivatalos webhelyeiken Saját online kalkulátort is közzétesznek, amelynek segítségével nem csak kiválaszthatja a szükséges ellenállásokat és LED-eket, hanem kiszámíthatja a különféle üzemmódokban használt árameszközök paramétereit is változó értékekkel, árammal, hőmérséklettel, alkalmazott feszültséggel stb.