LED kalkulators tiešsaistē. LED pretestības aprēķināšana un izvēle

Gaismas diodes stabilai darbībai ir nepieciešams pastāvīgs sprieguma avots un stabilizēta strāva, kas nepārsniegs vērtības, ko pieļauj konkrētā LED specifika. Ja nepieciešams pievienot indikatora gaismas diodes, kuru darba strāva nepārsniedz 50-100 mA, strāvu var ierobežot, izmantojot rezistorus. Ja mēs runājam par jaudīgu gaismas diožu darbināšanu ar darba strāvu no simtiem miliamperu līdz dažiem ampēriem, tad nevar iztikt bez īpašām ierīcēm - draiveriem (vairāk par šīm ierīcēm lasiet rakstā "Draiveri gaismas diodēm", gatavi draiveru modeļi var būt redzamam.). Tālāk mēs apsvērsim iespējas, kad nepieciešamā strāva ir maza un rezistorus joprojām var izmantot.

Rezistori ir pasīvi elementi - tie vienkārši ierobežo strāvu, bet nekādā veidā to nestabilizē. Strāva mainīsies līdz ar spriegumu saskaņā ar Oma likumu. Strāvu ierobežo rezistors, banāli pārvēršot “lieko” elektroenerģiju siltumā saskaņā ar formulu

P = I 2 R, kur P ir radītais siltums vatos, I ir strāva ķēdē ampēros, R ir pretestība omos.

Ierīce dabiski uzsilst. Rezistora spēja izkliedēt siltumu nav neierobežota un, ja tiek pārsniegta pieļaujamā strāva, tas izdegs. Pieļaujamo jaudas izkliedi nosaka rezistora korpuss. Tas jāņem vērā, plānojot gaismas diožu pievienošanu un izvēloties elementus ar vismaz dubultu drošības rezervi.

Ja jums ir jāpievieno viena gaismas diode, tad rezistora pretestību var aprēķināt saskaņā ar Ohma likumu, izmantojot vienkāršu formulu:

R = (U - U L) / I, kur R ir nepieciešamā pretestība omos, U ir barošanas spriegums, U L ir sprieguma kritums pāri LED voltos, I ir nepieciešamā LED strāva ampēros.

Ļoti bieži jums ir nepieciešams savienot nevis vienu, bet vairākas gaismas diodes. Šajā gadījumā tos var savienot virknē vai paralēli.

Sprieguma kritums virknē savienotajās gaismas diodēs tiek summēts, un caur katru no tiem plūst viena un tā pati strāva. Strāvas padeves spriegumam jābūt lielākam par kopējo sprieguma kritumu.

Rezistora pretestība tiek aprēķināta pēc tāda paša principa kā viena LED gadījumā, tikai sprieguma kritums tiek ņemts vērā nevis uz vienu firefly, bet kopumā uz visu ķēdi.

Seriālais savienojums ir ērts, jo tam ir nepieciešamas minimālas papildu daļas, turklāt no barošanas avota nav nepieciešama liela strāva. Bet ar lielu skaitu gaismas diožu var būt nepieciešams ievērojams spriegums. Turklāt, ja viena no secīgajām ķēdēm izdeg, ķēde pārtrūks un visas gaismas diodes pārstās spīdēt. Tāpat ar šo savienojuma iespēju ir svarīgi izmantot tieši tās pašas gaismas diodes, pretējā gadījumā to atšķirīgie parametri kalpos par nelīdzsvarotības avotu. Rezultātā tie var vai nu nevienmērīgi spīdēt, vai arī izgāzties daudz ātrāk.

Paralēlais savienojums ir līdzvērtīgs atsevišķu gaismas diožu vienlaicīgai pieslēgšanai, kurām nav “jāzin” par citu gaismas diožu klātbūtni. Šajā gadījumā barošanas avota spriegumam ir jāpārsniedz sprieguma kritums vienā LED. Katras gaismas diodes strāvas stiprumu var regulēt atsevišķi, izvēloties tai pievienotā rezistora pretestību. Ir svarīgi, lai barošanas avots "zinātu", cik daudz gaismas diožu tam ir pievienots, jo kopējā strāva, kas tai būs jānodrošina, ir vienāda ar to strāvu summu, kas plūst cauri visām gaismas diodēm. Ja viena no gaismas diodēm neizdodas, nekas nenotiks ar pārējo spīdumu, jo tie darbojas atsevišķi. Lūdzu, ņemiet vērā, ka tas neattiecas uz paralēlām gaismas diodēm, kuras darbina strāvu ierobežojošs draiveris! Vadītājs stabilizē strāvu; viena no atzariem atteice izraisīs vispārēju strāvas samazināšanos. Vadītājs nekavējoties kompensē šo samazinājumu, kas novedīs pie strāvas palielināšanās atlikušajās filiālēs. Un viņi to var nepārdzīvot. Līdzīga iemesla dēļ jums vajadzētu izvairīties no vairāku paralēlu gaismas diožu pievienošanas caur vienu strāvu ierobežojošu rezistoru.

Katra rezistora pretestība, pievienojot gaismas diodes paralēli, tiek aprēķināta, atkārtoju, tāpat kā pievienojot vienu LED.

Gaismas diožu paralēlajam savienojumam nav nepieciešams augsts barošanas spriegums, taču, to lietojot, ir jānodrošina pietiekama strāva. Nepieciešamas vairākas detaļas, taču vienlaikus var pieslēgt dažādu parametru gaismas diodes. Turklāt vairāk strāvu ierobežojošu rezistoru, kas radīs siltumu, samazinās kopējo ķēdes efektivitāti, salīdzinot ar virknes savienojumu.

Gaismas diode ir pusvadītāju ierīce ar nelineāru strāvas-sprieguma raksturlīkni (voltu-ampēru raksturlīkni). Tā stabila darbība, pirmkārt, ir atkarīga no caur to plūstošās strāvas lieluma. Jebkura, pat neliela, pārslodze noved pie LED mikroshēmas degradācijas un tā darba mūža samazināšanās.

Lai ierobežotu strāvu, kas plūst caur LED vēlamajā līmenī, elektriskā ķēde jāpapildina ar stabilizatoru. Vienkāršākais strāvu ierobežojošais elements ir rezistors.

Svarīgs! Rezistors ierobežo, bet nestabilizē strāvu.

LED rezistora aprēķināšana nav grūts uzdevums, un to veic, izmantojot vienkāršu skolas formulu. Bet ir ieteicams tuvāk apskatīt fiziskos procesus, kas notiek gaismas diodes p-n krustojumā.

Teorija

Matemātiskais aprēķins

Zemāk ir shēmas shēma tās vienkāršākajā formā. Tajā LED un rezistors veido virknes ķēdi, caur kuru plūst viena un tā pati strāva (I). Ķēde tiek darbināta no EML sprieguma avota (U). Darba režīmā sprieguma kritums notiek ķēdes elementos: pāri rezistoram (U R) un pāri LED (U LED). Izmantojot Kirhhofa otro noteikumu, mēs iegūstam šādu vienādību: vai tā interpretācija

Iepriekš minētajās formulās R ir aprēķinātā rezistora pretestība (Ohm), R LED ir gaismas diodes diferenciālā pretestība (Ohm), U ir spriegums (V).

R LED vērtība mainās, mainoties pusvadītāju ierīces darbības apstākļiem. Šajā gadījumā mainīgie lielumi ir strāva un spriegums, kuru attiecība nosaka pretestības vērtību. Skaidrs izskaidrojums tam ir gaismas diodes strāvas-sprieguma raksturlielums. Sākotnējā raksturlieluma sadaļā (līdz aptuveni 2 voltiem) notiek vienmērīgs strāvas pieaugums, kā rezultātā R LED ir liela nozīme. Pēc tam atveras pn pāreja, ko pavada straujš strāvas pieaugums ar nelielu pielietotā sprieguma pieaugumu.

Vienkārši pārveidojot pirmās divas formulas, jūs varat noteikt strāvu ierobežojošā rezistora pretestību: U LED ir katra atsevišķa LED tipa datu plāksnītes vērtība.

Grafiskais aprēķins

Ņemot vērā pētāmās gaismas diodes strāvas-sprieguma raksturlielumus, jūs varat aprēķināt rezistoru grafiski. Protams, šai metodei nav plaša praktiska pielietojuma. Galu galā, zinot slodzes strāvu, jūs varat viegli aprēķināt tiešā sprieguma vērtību no grafika. Lai to izdarītu, pietiek novilkt taisnu līniju no ordinātu ass (I), līdz tā krustojas ar līkni, un pēc tam nolaist līniju uz abscisu asi (U LED). Rezultātā ir iegūti visi dati pretestības aprēķināšanai.

Tomēr diagrammas opcija ir unikāla, un tai ir jāpievērš uzmanība.

Aprēķināsim rezistoru gaismas diodei ar nominālo strāvu 20 mA, kas jāpievieno 5 V barošanas avotam. Lai to izdarītu, no 20 mA punkta novelciet taisnu līniju, līdz tā krustojas ar LED līkni. Pēc tam caur 5 V punktu un diagrammas punktu novelciet līniju, līdz tā krustojas ar ordinātu asi, un iegūstiet maksimālo strāvas vērtību (I max), kas ir aptuveni vienāda ar 50 mA. Izmantojot Oma likumu, mēs aprēķinām pretestību: Lai ķēde būtu droša un uzticama, ir nepieciešams novērst rezistora pārkaršanu. Lai to izdarītu, atrodiet tā izkliedes jaudu, izmantojot formulu:

Kādos gadījumos ir iespējams pieslēgt LED caur rezistoru?

Jūs varat savienot LED caur rezistoru, ja ķēdes efektivitātes jautājums nav vissvarīgākais. Piemēram, izmantojot LED kā indikatoru, lai apgaismotu slēdzi vai tīkla sprieguma indikatoru elektroierīcēs. Šādās ierīcēs spilgtums nav svarīgs, un enerģijas patēriņš nepārsniedz 0,1 W. Pievienojot LED, kura patēriņš pārsniedz 1 W, jums ir jāpārliecinās, ka barošanas avots rada stabilu spriegumu.

Ja ķēdes ieejas spriegums nav stabilizēts, tad visi trokšņi un pārspriegumi tiks pārnesti uz slodzi, traucējot gaismas diodes darbību. Spilgts piemērs ir automobiļu elektrotīkls, kurā spriegums uz akumulatora ir tikai teorētiski 12 V. Visvienkāršākajā gadījumā LED apgaismojums automašīnā jāveic caur lineāro stabilizatoru no LM78XX sērijas. Un, lai kaut kā palielinātu ķēdes efektivitāti, jums ir jāieslēdz virknē 3 gaismas diodes. Arī jaunu LED modeļu testēšanai laboratorijas vajadzībām ir pieprasīta barošanas ķēde caur rezistoru. Citos gadījumos ieteicams izmantot strāvas stabilizatoru (draiveri). It īpaši, ja izstarojošās diodes izmaksas ir salīdzināmas ar vadītāja izmaksām. Jūs saņemat gatavu ierīci ar zināmiem parametriem, kas tikai pareizi jāpievieno.

Rezistora pretestības un jaudas aprēķinu piemēri

Lai palīdzētu iesācējiem iegūt gultņus, šeit ir daži praktiski piemēri gaismas diožu pretestības aprēķināšanai.

Cree XM-L T6

Pirmajā gadījumā mēs aprēķināsim rezistoru, kas nepieciešams, lai pievienotu jaudīgu LED sprieguma avotu 5 V. Cree XM–L ar tvertni T6 ir šādi parametri: tipisks U LED = 2,9 V un maksimālais U LED = 3,5 V plkst. strāva I LED =0,7 A. Aprēķinos jāievieto U LED tipiskā vērtība, jo. tas visbiežāk atbilst realitātei. Aprēķinātā rezistora vērtība ir E24 sērijā, un tās pielaide ir 5%. Tomēr praksē bieži vien ir nepieciešams noapaļot rezultātus līdz tuvākajai vērtībai no standarta sērijas. Izrādās, ka, ņemot vērā noapaļošanu un pielaidi 5%, mainās reālā pretestība un, sekojot tai, strāva mainās apgriezti proporcionāli. Tāpēc, lai nepārsniegtu darba slodzes strāvu, aprēķinātā pretestība ir jānoapaļo uz augšu.

Izmantojot visizplatītākos E24 sērijas rezistorus, ne vienmēr ir iespējams izvēlēties vēlamo vērtību. Ir divi veidi, kā atrisināt šo problēmu. Pirmais ietver papildu strāvu ierobežojošas pretestības secīgu iekļaušanu, kam vajadzētu kompensēt trūkstošos omi. Tā izvēlei jāpievieno kontroles strāvas mērījumi.

Otrā metode nodrošina lielāku precizitāti, jo tā ietver precīzas rezistora uzstādīšanu. Šis ir elements, kura pretestība nav atkarīga no temperatūras un citiem ārējiem faktoriem un kura novirze nepārsniedz 1% (sērija E96). Jebkurā gadījumā labāk ir atstāt faktisko strāvu nedaudz mazāku par nominālo vērtību. Tas īpaši neietekmēs spilgtumu, bet nodrošinās kristālam maigu darbības režīmu.

Rezistora izkliedētā jauda būs:

Gaismas diodes aprēķinātā rezistora jauda jāpalielina par 20–30%.

Aprēķināsim samontētās lampas efektivitāti:

Piemērs ar LED SMD 5050

Pēc analoģijas ar pirmo piemēru mēs izdomāsim, kādam rezistors ir nepieciešams. Šeit jums jāņem vērā LED dizaina iezīmes, kas sastāv no trim neatkarīgiem kristāliem.

Ja LED SMD 5050 ir vienkrāsains, tad tiešais spriegums atvērtā stāvoklī uz katra kristāla atšķirsies ne vairāk kā par 0,1 V. Tas nozīmē, ka LED var darbināt no viena rezistora, apvienojot 3 anodus vienā grupā, un trīs katodus citā. Izvēlēsimies rezistoru balta SMD 5050 pievienošanai ar šādiem parametriem: tipisks U LED = 3,3 V pie vienas mikroshēmas strāvas I LED = 0,02 A. Tuvākā standarta vērtība ir 30 omi.

Mēs pieņemam uzstādīšanai ierobežojošo rezistoru ar jaudu 0,25 W un pretestību 30 omi ±5%.

SMD 5050 RGB LED ir atšķirīgs priekšējais spriegums katrai formai. Tāpēc jums būs jākontrolē sarkanā, zaļā un zilā krāsa ar trim dažādu vērtību rezistoriem.

Tiešsaistes kalkulators

Zemāk parādītais tiešsaistes LED kalkulators ir ērts papildinājums, kas veiks visus aprēķinus neatkarīgi. Ar tās palīdzību jums nekas nav jāzīmē vai jāaprēķina manuāli. Viss, kas jums nepieciešams, ir ievadīt divus galvenos gaismas diodes parametrus, norādīt to skaitu un strāvas avota spriegumu. Ar vienu peles klikšķi programma neatkarīgi aprēķinās rezistora pretestību, atlasīs tā vērtību no standarta diapazona un norādīs krāsu marķējumu. Turklāt programma piedāvās gatavu komutācijas ķēdi.

Jebkurai LED ir zema pretestība. Ja pievienosit to tieši barošanas avotam, tas nekavējoties izdegs, jo strāva ir pārāk liela. Vadi, kas savieno to ar ārējiem spailēm, ir izgatavoti no vara vai zelta un nevar izturēt strāvas pārspriegumu. Tāpēc ir svarīgi pareizi aprēķināt LED rezistoru.

Cik ilgi šī gaismas diode darbosies, ir atkarīgs no aprēķina pareizības. Ja rezistoram ir nepietiekama pretestība, gaismas diode var izdegt, bet, ja, gluži pretēji, strāva ir mazāka par nominālo strāvu, spuldzei būs blāva gaisma. Lai veiktu aprēķinus, ir īpašas formulas, un to nav grūti izdarīt. Turklāt ir īpašas programmas, kas automātiski veiks visus nepieciešamos aprēķinus, pamatojoties uz ievadītajiem datiem.

Šajā rakstā tiks apspriesti visi šādu aprēķinu veikšanas aspekti un smalkumi. Tāpat kā bonuss rakstā ir video par šo tēmu un zinātnisks raksts, ko var lejupielādēt.

Aprēķina rezultāts

Kā likums, izrādīsies, ka rezistori ar šo vērtību netiek ražoti, un jums tiks parādīta tuvākā standarta vērtība. Ja nevarat precīzi atlasīt pretestību, izmantojiet lielāku vērtību. Piemērotu vērtību var izveidot, savienojot pretestību paralēli vai virknē. Jums nav jāaprēķina gaismas diodes pretestība, ja izmantojat jaudīgu mainīgo vai apgriešanas rezistoru. Visizplatītākais tips ir 3296 ar jaudu 0,5 W. Izmantojot 12V barošanas avotu, virknē var pieslēgt līdz 3 LED.

Rezistori ir dažādās precizitātes klasēs, 10%, 5%, 1%. Tas ir, to pretestība var mainīties šajās robežās pozitīvā vai negatīvā virzienā. Neaizmirstiet ņemt vērā strāvu ierobežojošā rezistora jaudu, tā ir tā spēja izkliedēt noteiktu siltuma daudzumu. Ja tas ir mazs, tas pārkarst un neizdosies, tādējādi pārtraucot elektrisko ķēdi. Lai noteiktu polaritāti, varat pielietot nelielu spriegumu vai izmantot multimetra diodes pārbaudes funkciju. Atšķiras no pretestības mērīšanas režīma, parasti tiek piegādāts no 2V līdz 3V.

Tāpat, aprēķinot gaismas diodes, jāņem vērā parametru izplatība, lētajiem tie būs maksimāli, dārgiem vairāk vienādi. Lai pārbaudītu šo parametru, tie ir jāiespējo vienādos apstākļos, tas ir, secīgi.

Samazinot strāvu vai spriegumu, samaziniet spilgtumu līdz nedaudz mirdzošiem punktiem. Vizuāli varēs novērtēt, ka daži spīdēs spožāk, citi blāvi. Jo vienmērīgāk tie deg, jo mazāk izplatās. LED rezistoru kalkulators pieņem, ka LED mikroshēmu īpašības ir ideālas, tas ir, atšķirība ir nulle.

Krišanas spriegums parastajiem mazjaudas modeļiem līdz 10 W var būt no 2 V līdz 12 V. Palielinoties jaudai, palielinās kristālu skaits COB diodē; katram no tiem ir kritums. Kristāli tiek savienoti virknē ķēdēs, pēc tam tie tiek apvienoti paralēlās ķēdēs. Ja jauda ir no 10 W līdz 100 W, samazinājums palielinās no 12 V līdz 36 V. Šis parametrs ir jānorāda LED mikroshēmas tehniskajos parametros un ir atkarīgs no krāsas mērķa:

• zils;
• sarkans;
• zaļš;
• dzeltens;
• trīs krāsu RGB;
• četru krāsu RGBW;
• divkrāsu;
• silts un vēss balts.

Pirms izvēlēties LED rezistoru, izmantojot tiešsaistes kalkulatoru, jums jāpārliecinās par diožu parametriem. Ķīnieši Aliexpress pārdod daudz gaismas diožu, nododot tās kā firmas. Populārākie modeļi ir SMD3014, SMD 3528, SMD2835, SMD 5050, SMD5630, SMD5730. Piemēram, visbiežāk ķīnieši krāpjas ar SMD5630 un SMD5730. Cipari marķējumā norāda tikai korpusa izmēru 5,6 mm x 3,0 mm.

Zīmolu gadījumā tik liels korpuss tiek izmantots jaudīgu 0,5 W kristālu uzstādīšanai, tāpēc SMD5630 diožu pircēji to tieši saista ar 0,5 W jaudu. Viltīgie ķīnieši to izmanto un 5630 korpusā uzstāda lētu un vāju kristālu ar vidējo jaudu 0,1 W, vienlaikus norādot enerģijas patēriņu 0,5 W.

Labs piemērs varētu būt automašīnu lampas un LED kukurūzas lampas, kurās ir liels skaits vāju un nekvalitatīvu LED mikroshēmu. Parastais pircējs uzskata, ka jo vairāk gaismas diožu, jo labāka ir gaisma un lielāka jauda. Automašīnu lampas uz vājākā ledus 0,1W Lai ietaupītu naudu, mani LED kolēģi meklē pienācīgas gaismas diodes Aliexpress. Viņi meklē labu pārdevēju, kurš sola noteiktus parametrus, pasūta un mēnesi gaida piegādi. Pēc pārbaudēm izrādās, ka ķīniešu pārdevējs krāpās un pārdeva atkritumus. Jums veiksies, ja septītajā reizē iegūsit pienācīgas diodes, nevis atkritumus. Parasti viņi veic 5 pasūtījumus un, nesasniedzot rezultātus, dodas veikt pasūtījumu vietējā veikalā, kas var veikt apmaiņu.

LED rezistora aprēķināšana, izmantojot Oma likumu

Oma likums nosaka, ka rezistora pretestība ir R = V / I, kur V = spriegums caur rezistoru (šajā gadījumā V = S - V L), I = strāva caur rezistoru. Tātad R = (V S – VL) / I. Ja vēlaties vienlaikus savienot vairākas gaismas diodes, to var izdarīt virknē. Tas samazina enerģijas patēriņu un ļauj vienlaikus savienot lielu skaitu diožu, piemēram, kā kādu vītni. Visām virknē savienotajām gaismas diodēm jābūt viena veida. Strāvas padevei jābūt ar pietiekamu jaudu un jānodrošina atbilstošs spriegums.

Būs interesanti ➡ Kas ir termistors?

Aprēķina piemērs: Sarkanās, dzeltenās un zaļās diodes - ja ir savienotas virknē, ir nepieciešams vismaz 8 V barošanas spriegums, tāpēc 9 voltu akumulators būs gandrīz ideāls avots. V L = 2V + 2V + 2V = 6V (trīs diodes, to spriegumi summēti). Ja barošanas spriegums V S ir 9 V un diodes strāva = 0,015A, rezistors R = (V S – VL) / I = (9 – 6) /0,015 = 200 omi. Mēs ņemam 220 omu rezistoru (tuvākā standarta vērtība, kas ir lielāka).

Izvairieties no gaismas diožu paralēlas savienošanas!

LED kā nelineārs elements

Apskatīsim dažādu krāsu gaismas diožu strāvas-sprieguma raksturlielumu saimi (CV raksturlielumi). Šis raksturlielums parāda strāvas, kas iet caur gaismas diodi, atkarību no tai pievadītā sprieguma. Kā redzams attēlā, raksturlielumi ir nelineāri.

Tas nozīmē, ka pat ar nelielām sprieguma izmaiņām par dažām voltu desmitdaļām strāva var mainīties vairākas reizes. Tomēr, strādājot ar gaismas diodēm, tie parasti izmanto strāvas-sprieguma raksturlīknes lineārāko posmu (tā saukto darba reģionu), kurā strāva tik strauji nemainās. Visbiežāk ražotāji LED parametros norāda darbības punkta pozīciju, tas ir, sprieguma un strāvas vērtības, pie kurām tiek sasniegts deklarētais spilgtums.

Iepriekš minētie raksturlielumi tika iegūti gaismas diodēm, kas savienotas virzienā uz priekšu. Tas ir, barošanas avota negatīvais pols ir savienots ar katodu, un pozitīvais pols ir savienots ar anodu

Gaismas diodes rezistora aprēķins

LED rezistora aprēķināšana ir ļoti svarīgs punkts pirms gaismas diodes pievienošanas strāvas avotam. Galu galā no tā ir atkarīgs, kā LED darbosies. Ja rezistoram ir pārāk maza pretestība, gaismas diode var neizdoties (izdegt), un, ja pretestība ir pārāk augsta, LED izstaro vāju gaismu. LED rezistors tiek aprēķināts, izmantojot šādu formulu:

• R = (V S – VL) / I
• V S – barošanas avota spriegums (V).
• V L – LED barošanas spriegums (parasti 2 volti un 4 volti zilām un baltām gaismas diodēm).
• I – LED strāva (piemēram, 10 mA = 0,01 A vai 20 mA = 0,02 A)

Pārliecinieties, vai izvēlētā elektriskā strāva ir mazāka par maksimālo LED nominālo vērtību. Konvertējiet šo vērtību no miliampēriem uz ampēriem. Tādējādi aprēķina rezultāts būs rezistora pretestības vērtība omos (Ohm). Ja aprēķinātā rezistora vērtība neatbilst standarta rezistora vērtībai, jums jāizvēlas nākamā lielākā vērtība.

Tomēr sākotnēji var vēlēties izvēlēties nedaudz lielāku pretestību, piemēram, lai taupītu elektroenerģiju. Bet mums jāatceras, ka LED starojums šajā gadījumā būs mazāk spilgts. Ja barošanas spriegums = 9 volti un jums ir sarkana gaismas diode (VL = 2 V), nepieciešamā strāva ir I = 20 mA = 0,02 A, R = (9 V – 2 V) / 0,02 A = 350 omi. Jums jāizvēlas rezistors ar pretestību 390 omi (tuvākā lielākā vērtība).

Mirgojošas gaismas diodes

Mirgojošās gaismas diodes izskatās kā parastas gaismas diodes, tās var mirgot atsevišķi, jo tajās ir iebūvēta integrālā shēma. LED mirgo zemā frekvencē, parasti 2-3 mirgo sekundē. Šādi nieciņi ir izgatavoti automašīnu signalizācijai, dažādiem indikatoriem vai bērnu rotaļlietām. LED burtciparu indikatori tagad tiek izmantoti ļoti reti, tie ir sarežģītāki un dārgāki nekā šķidro kristālu indikatori. Iepriekš tas bija praktiski vienīgais un vismodernākais displeja līdzeklis, tie tika instalēti pat mobilajos tālruņos.

Šajā rakstā tiks runāts par strāvas ierobežojošā rezistora aprēķins LED.

Rezistora aprēķins vienam LED

Lai darbinātu vienu LED, mums ir nepieciešams barošanas avots, piemēram, divas AA baterijas ar 1,5 V katra. Ņemsim sarkano gaismas diode, kur priekšējā sprieguma kritums pie darba strāvas 0,02 A (20 mA) ir vienāds ar -2 V. Parastajām gaismas diodēm maksimālā pieļaujamā strāva ir 0,02 A. Gaismas diodes savienojuma shēma parādīta att. 1.

Kāpēc es lietoju šo terminu "uz priekšu sprieguma kritums", nevis barošanas spriegums. Bet fakts ir tāds, ka gaismas diodēm nav barošanas sprieguma parametra kā tāda. Tā vietā tiek izmantots gaismas diodes sprieguma krituma raksturlielums, kas nozīmē sprieguma daudzumu, ko LED izvada, kad caur to iet nominālā strāva. Uz iepakojuma norādītā sprieguma vērtība atspoguļo sprieguma kritumu. Zinot šo vērtību, varat noteikt LED atlikušo spriegumu. Šī ir vērtība, kas mums jāizmanto savos aprēķinos.

Tiešā sprieguma kritums dažādām gaismas diodēm atkarībā no viļņa garuma ir parādīts 1. tabulā.

1. tabula - LED raksturlielumi

Precīzu LED sprieguma krituma vērtību var atrast uz šīs gaismas diodes iepakojuma vai atsauces literatūrā.

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

• Un.p – barošanas spriegums, V;
• Ud — tiešā sprieguma kritums pāri LED, V;

Tā kā standarta sērijā šādas pretestības nav, mēs izvēlamies tuvāko pretestību no nominālās sērijas E24 uz augšu - 51 omi.

Lai garantētu LED ilgstošu darbību un novērstu kļūdas aprēķinos, iesaku izmantot nevis maksimālo pieļaujamo strāvu - 20 mA, bet nedaudz mazāk - 15 mA.

Šis strāvas samazinājums nekādā veidā neietekmēs gaismas diodes spilgtumu cilvēka acij. Lai mēs pamanītu gaismas diodes spilgtuma izmaiņas, piemēram, 2 reizes, mums ir jāsamazina strāva 5 reizes (saskaņā ar Vēbera-Fehnera likumu).

Rezultātā mēs iegūstam strāvas ierobežojošā rezistora aprēķināto pretestību: R = 50 omi un jaudas izkliede P = 0,02 W (20 mW).

Rezistora aprēķins gaismas diožu virknes savienošanai

Aprēķinot rezistoru sērijveida savienojumam, visām gaismas diodēm jābūt viena veida. LED pieslēguma shēma seriālajam savienojumam ir parādīta 2. att.

Piemēram, mēs vēlamies pieslēgt 9 V barošanas avotu, trīs zaļas gaismas diodes, katra 2,4 V, darba strāva - 20 mA.

Rezistora pretestību nosaka pēc formulas:

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

• Un.p – barošanas spriegums, V;
• Uд1…Uд3 — tiešā sprieguma kritums pāri gaismas diodēm, V;
• Id – gaismas diodes darba strāva, A.

Mēs izvēlamies tuvāko pretestību no nominālās sērijas E24 uz augšu - 91 omi.

Rezistoru aprēķins gaismas diožu paralēlās sērijas savienošanai

Bieži praksē mums ir jāpievieno liels skaits gaismas diožu, vairāki desmiti, ar strāvas avotu. Ja visas gaismas diodes ir virknē savienotas caur vienu rezistoru, tad šajā gadījumā ar spriegumu pie strāvas avota mums nepietiks. Šīs problēmas risinājums ir gaismas diožu paralēlās sērijas savienojums, kā parādīts 3. attēlā.

Pamatojoties uz barošanas spriegumu, tiek noteikts maksimālais virknē savienojamo gaismas diožu skaits.

3. att. – LED pieslēguma shēma paralēlajam seriālajam savienojumam

Piemēram, mums ir 12 V barošanas avots, pamatojoties uz barošanas avota spriegumu, maksimālais gaismas diožu skaits vienai ķēdei būs vienāds ar: 10 V/2V = 5 gab, ņemot vērā, ka sprieguma kritums pāri LED (sarkans) ir 2 V.

Kāpēc mēs paņēmām 10 V, nevis 12 V, tas ir saistīts ar to, ka arī rezistoram būs sprieguma kritums un mums jāatstāj kaut kur ap 2 V.

Rezistoru pretestību vienai ķēdei, pamatojoties uz gaismas diožu darbības strāvu, nosaka pēc formulas:

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

Mēs izvēlamies tuvāko pretestību no nominālā diapazona E24 uz augšu - 110 omi.

Šādu piecu paralēli savienotu LED ķēžu skaits ir praktiski neierobežots!

Rezistora aprēķins, pieslēdzot gaismas diodes paralēli

Šis savienojums nav vēlams, un es neiesaku to izmantot praksē. Tas ir saistīts ar to, ka katrai LED ir tehnoloģisks sprieguma kritums, un pat ja visas gaismas diodes ir no viena iepakojuma, tas nav garantija, ka to sprieguma kritums būs vienāds ražošanas tehnoloģijas dēļ.

Rezultātā vienai LED būs lielāka strāva nekā pārējām un, ja tā pārsniegs maksimāli pieļaujamo strāvu, tā neizdosies. Nākamā gaismas diode izdegs ātrāk, jo atlikušā strāva jau iet caur to, sadalīta starp citām gaismas diodēm un tā tālāk, līdz visas gaismas diodes neizdodas.

Šo problēmu var atrisināt, pieslēdzot katrai gaismas diodei savu rezistoru, kā parādīts 5. att.

LED šodien ir atraduši pielietojumu gandrīz visās cilvēka darbības jomās. Bet, neskatoties uz to, lielākajai daļai parasto patērētāju ir pilnīgi neskaidrs, kāpēc un kādi likumi tiek piemēroti, darbinot LED. Ja šāds cilvēks vēlas sakārtot apgaismojumu, izmantojot šādas ierīces, tad nevar izvairīties no daudziem jautājumiem un problēmu risinājumu meklējumiem. Un galvenais jautājums būs - "Kas ir šie rezistori, un kāpēc tie ir vajadzīgi gaismas diodēm?"

Kas ir rezistors un tā mērķis?

Rezistors ir viena no elektrotīkla sastāvdaļām, ko raksturo tā pasivitāte un labākajā gadījumā ar izturību pret elektrisko strāvu. Tas nozīmē, ka Ohma likumam ir jābūt spēkā šādai ierīcei jebkurā laikā.

Ierīču galvenais mērķis ir spēja enerģiski pretoties elektriskajai strāvai. Pateicoties šai kvalitātei, Rezistori tiek plaši izmantoti ja nepieciešams, mākslīgā apgaismojuma ierīces, tai skaitā gaismas diožu izmantošana.

Kāpēc LED apgaismojuma ierīču gadījumā ir jāizmanto rezistori?

Lielākā daļa patērētāju zina, ka parasta kvēlspuldze rada gaismu, ja tā ir tieši savienota ar jebkuru strāvas avotu. Spuldze var darboties ilgu laiku un izdeg tikai tad, kad kvēldiegs pārmērīgi uzkarst pārāk augsta sprieguma padeves dēļ. Šajā gadījumā spuldze kaut kādā veidā realizē rezistora funkciju, jo elektriskās strāvas pāreja caur to ir apgrūtināta, taču, jo augstāks ir pielikts spriegums, jo vieglāk strāvai pārvarēt rezistora pretestību. spuldze. Protams, nav iespējams vienā līmenī nolikt tik sarežģītu pusvadītāju daļu kā LED un parasto kvēlspuldzi.

Ir svarīgi zināt, ka LED ir šī ir elektriskā ierīce, kura darbībai priekšroka tiek dota nevis pašam strāvas stiprumam, bet gan tīklā pieejamajam spriegumam. Piemēram, ja šādai ierīcei ir izvēlēts 1,8 V spriegums un tai nāk 2 V, tad visticamāk tas izdegs - ja spriegums netiks savlaicīgi samazināts līdz ierīcei nepieciešamajam līmenim. Tieši šim nolūkam ir nepieciešams rezistors, caur kuru tiek stabilizēts izmantotais strāvas avots, lai tā piegādātais spriegums nesabojātu ierīci.

Šajā sakarā ir ārkārtīgi svarīgi:

• izlemiet, kāda veida rezistors ir nepieciešams;
• noteikt nepieciešamību izmantot atsevišķu rezistoru konkrētai ierīcei, kam nepieciešams aprēķins;
• ņem vērā gaismas avotu savienojuma veidu;
• plānotais gaismas diožu skaits apgaismojuma sistēmā.

Video: kāpēc ir nepieciešami rezistori

Savienojumu diagrammas

Ar secīgu LED izkārtojumu, kad tie atrodas viens pēc otra, parasti pietiek ar vienu rezistoru, ja var pareizi aprēķināt tā pretestību. Tas tiek skaidrots ar elektriskajā ķēdē ir tāda pati strāva, katrā vietā, kur uzstādītas elektroierīces.

Bet paralēlā savienojuma gadījumā katrai LED ir nepieciešams savs rezistors. Ja mēs neievērosim šo prasību, tad viss spriegums būs jāvelk ar vienu, tā saukto “ierobežojošo” LED, tas ir, ar to, kuram nepieciešams zemākais spriegums. Viņš pārāk ātri neizdosies, šajā gadījumā spriegums tiks pieslēgts nākamajai ķēdes ierīcei, kas pēkšņi izdegs tādā pašā veidā. Šāds notikumu pavērsiens ir nepieņemams, tāpēc jebkura skaita gaismas diožu paralēlā savienojuma gadījumā ir nepieciešams izmantot vienādu skaitu rezistoru, kuru raksturlielumi tiek izvēlēti aprēķinos.

Video: Gaismas diožu paralēlais savienojums

Gaismas diožu rezistoru aprēķins

Pareizi izprotot procesa fiziku, šo ierīču pretestības un jaudas aprēķināšanu nevar saukt par neiespējamu uzdevumu, ar kuru parasts cilvēks netiek galā. Lai aprēķinātu nepieciešamo rezistoru pretestību, jāņem vērā šādi punkti:

Video: LED rezistora izvēle

Rezistoru aprēķins, izmantojot īpašu kalkulatoru

Parasti šādu ierīču pretestības aprēķins, kas nepieciešams jebkurai LED, tiek veikts, izmantojot speciāli šim nolūkam paredzētus kalkulatorus. Šādi kalkulatori, ērti un ļoti efektīvi, nav jālejupielādē un jāinstalē no kaut kurienes - ir pilnīgi iespējams aprēķināt rezistoru tiešsaistē.

Rezistoru kalkulators ļauj sasniegt augstu precizitāti noteikt nepieciešamo jaudu un LED ķēdē uzstādītā rezistora pretestības vērtību.

Lai aprēķinātu nepieciešamo pretestību, tiešsaistes kalkulatora attiecīgajās rindās jāievada:

• LED barošanas spriegums;
• LED nominālais spriegums;
• nominālā strāva.

Tālāk jums jāizvēlas izmantotā savienojuma shēma, kā arī nepieciešamais gaismas diožu skaits.

Pēc atbilstošās pogas nospiešanas tiek veikts aprēķins un Saņemtie aprēķinātie dati tiek parādīti monitora ekrānā, ar kuras palīdzību vēlāk bez lielām grūtībām var organizēt mākslīgo LED apgaismojumu.

Arī tiešsaistes kalkulatoriem ir noteikta datu bāze, kurā ir dati par gaismas diodēm un to parametriem. Tiek parādīta aprēķina iespēja:

• ierīces vērtējums;
• krāsu marķēšana;
• ķēdes patērētā strāva;
• izkliedētā jauda.

Persona, kas nepārzina elektrotehniku ​​un fiziku, vairumā gadījumu nevarēs patstāvīgi aprēķināt LED ierīces. Šī iemesla dēļ, veicot aprēķinus, izmantojot funkcionālu un ērtu tiešsaistes kalkulatoru - nenovērtējama palīdzība parastajiem cilvēkiem kuri nezina aprēķinu metodes, izmantojot fizikālās formulas.

Vispazīstamākie gaismas diožu un sloksņu ražotāji, kas izveidoti, pamatojoties uz tiem, savās oficiālajās vietnēs Viņi arī ievieto savu tiešsaistes kalkulatoru, ar kuras palīdzību jūs varat ne tikai izvēlēties nepieciešamos rezistorus un gaismas diodes, bet arī aprēķināt dažādos darbības režīmos izmantoto strāvas ierīču parametrus ar mainīgām strāvas, temperatūras, pielietotā sprieguma utt.