Spletni kalkulator LED. Izračun in izbira upora za LED

Za stabilno delovanje potrebuje LED dioda stalen vir napetosti in stabiliziran tok, ki ne bo presegel vrednosti, ki jih dovoljujejo specifičnosti posamezne LED. Če morate priključiti indikatorske LED, katerih delovni tok ne presega 50-100 mA, lahko tok omejite z uporabo uporov. Če govorimo o napajanju močnih LED z delovnimi tokovi od sto miliamperov do nekaj amperov, potem ne morete storiti brez posebnih naprav - gonilnikov (več o teh napravah preberite v članku "Gonilniki za LED", že pripravljeni modeli gonilnikov lahko biti viden.). Nato bomo preučili možnosti, ko je zahtevani tok majhen in je še vedno mogoče uporabiti upore.

Upori so pasivni elementi - preprosto omejujejo tok, vendar ga nikakor ne stabilizirajo. Tok se bo spreminjal z napetostjo po Ohmovem zakonu. Tok je omejen z uporom z banalno pretvorbo "odvečne" električne energije v toploto po formuli

P = I 2 R, kjer je P proizvedena toplota v vatih, I je tok v tokokrogu v amperih, R je upor v ohmih.

Naprava se naravno segreva. Sposobnost upora za odvajanje toplote ni neomejena in če je dovoljeni tok presežen, bo izgorel. Dovoljeno disipacijo moči določa telo upora. To je treba upoštevati pri načrtovanju priključitve LED in izbrati elemente z vsaj dvojno varnostno rezervo.

Če morate priključiti eno LED, lahko upornost upora izračunate v skladu z Ohmovim zakonom z uporabo preproste formule:

R = (U - U L) / I, kjer je R zahtevani upor v ohmih, U je napajalna napetost, U L je padec napetosti na LED v voltih, I je zahtevani tok LED v amperih.

Zelo pogosto morate povezati ne eno, ampak več LED. V tem primeru so lahko povezani zaporedno ali vzporedno.

Padec napetosti na zaporedno vezanih diodah LED se sešteje in skozi vsako od njih teče enak tok. Napajalna napetost mora biti večja od celotnega padca napetosti.

Upornost upora se izračuna po istem principu kot pri eni LED, le padec napetosti se upošteva ne na eni kresnici, ampak skupaj za celotno verigo.

Serijska povezava je priročna, ker zahteva najmanj dodatnih delov, poleg tega iz vira napajanja ni potreben velik tok. Toda pri velikem številu LED bo morda potrebna znatna napetost. Poleg tega, če ena od zaporednih verig pregori, se veriga zlomi in vse LED diode prenehajo svetiti. Tudi pri tej možnosti povezave je pomembno, da uporabite popolnoma enake LED diode, sicer bodo njihovi različni parametri služili kot vir neravnovesja. Posledično se lahko bodisi neenakomerno svetijo ali pa veliko hitreje odpovejo.

Vzporedna povezava je enakovredna hkratni povezavi posameznih LED diod, ki jim ni »potrebno vedeti« za prisotnost drugih LED. V tem primeru mora napetost napajalnika preseči padec napetosti na eni LED. Moč toka vsake LED diode lahko prilagodite posebej z izbiro upora upora, ki je nanjo priključen. Pomembno je, da napajalnik "ve", koliko LED je priključenih nanj, saj je skupni tok, ki ga bo moral zagotoviti, enak vsoti tokov, ki tečejo skozi vse LED. Če ena od LED diod odpove, se s sijem drugih ne bo zgodilo nič, saj delujejo ločeno. Upoštevajte, da to ne velja za vzporedne LED diode, ki jih napaja gonilnik za omejevanje toka! Gonilnik stabilizira tok; okvara ene od vej bo povzročila splošno zmanjšanje toka. Voznik takoj kompenzira to zmanjšanje, kar bo povzročilo povečanje toka na preostalih vejah. In morda tega ne bodo preživeli. Iz podobnega razloga se morate izogibati povezovanju več vzporednih LED diod prek enega upora za omejevanje toka.

Upornost vsakega upora pri vzporednem povezovanju LED se izračuna, ponavljam, na enak način kot pri povezovanju ene LED.

Vzporedna vezava LED diod ne zahteva visoke napajalne napetosti, vendar je pri uporabi potrebno zagotoviti zadosten tok. Potrebnih je več delov, vendar je mogoče istočasno priključiti LED z različnimi parametri. Poleg tega bo več uporov za omejevanje toka, ki bodo proizvajali toploto, povzročilo nižjo splošno učinkovitost vezja v primerjavi s serijsko povezavo.

LED je polprevodniška naprava z nelinearno tokovno-napetostno karakteristiko (volt-amperska karakteristika). Njegovo stabilno delovanje je najprej odvisno od velikosti toka, ki teče skozi njega. Vsaka, tudi manjša, preobremenitev vodi do degradacije LED čipa in zmanjšanja njegove življenjske dobe.

Za omejitev toka, ki teče skozi LED na želeni ravni, je treba električno vezje dopolniti s stabilizatorjem. Najenostavnejši element za omejevanje toka je upor.

Pomembno! Upor omejuje, vendar ne stabilizira toka.

Izračun upora za LED ni težka naloga in se izvaja s preprosto šolsko formulo. Vendar je priporočljivo, da si podrobneje ogledate fizične procese, ki se pojavljajo v p-n spoju LED.

Teorija

Matematični izračun

Spodaj je diagram vezja v najpreprostejši obliki. V njem LED in upor tvorita serijsko vezje, skozi katerega teče isti tok (I). Vezje se napaja z virom EMF napetosti (U). V načinu delovanja pride do padca napetosti na elementih vezja: na uporu (U R) in na LED (U LED). Z uporabo drugega Kirchhoffovega pravila dobimo naslednjo enakost: ali njegovo interpretacijo

V zgornjih formulah je R upor izračunanega upora (Ohm), R LED je diferencialni upor LED (Ohm), U je napetost (V).

Vrednost R LED se spreminja, ko se spreminjajo pogoji delovanja polprevodniške naprave. V tem primeru sta spremenljivi količini tok in napetost, katerih razmerje določa vrednost upora. Jasna razlaga tega je tokovno-napetostna karakteristika LED. V začetnem delu karakteristike (do približno 2 voltov) pride do gladkega povečanja toka, zaradi česar je R LED velikega pomena. Nato se odpre pn spoj, ki ga spremlja močno povečanje toka z rahlim povečanjem uporabljene napetosti.

S preprostim preoblikovanjem prvih dveh formul lahko določite upornost upora za omejevanje toka: U LED je vrednost na imenski ploščici za vsako posamezno vrsto LED.

Grafični izračun

Če imate pri roki tokovno-napetostno karakteristiko proučevane LED, lahko grafično izračunate upor. Seveda ta metoda nima široke praktične uporabe. Konec koncev, če poznate obremenitveni tok, lahko enostavno izračunate vrednost napetosti naprej iz grafa. Če želite to narediti, je dovolj, da narišete ravno črto od ordinatne osi (I) do sekanja s krivuljo in nato spustite črto na abscisno os (U LED). Tako so pridobljeni vsi podatki za izračun upora.

Vendar pa je možnost grafa edinstvena in si zasluži nekaj pozornosti.

Izračunajmo upor za LED z nazivnim tokom 20 mA, ki mora biti priključen na vir napajanja 5 V. To naredimo tako, da od točke 20 mA potegnemo ravno črto do sekanja s krivuljo LED. Nato skozi točko 5 V in točko na grafu potegnite črto, dokler se ne preseka z ordinatno osjo in dobite največjo vrednost toka (I max), približno enako 50 mA. S pomočjo Ohmovega zakona izračunamo upor: Za varno in zanesljivo vezje je treba preprečiti pregrevanje upora. Če želite to narediti, poiščite njegovo disipacijsko moč po formuli:

V katerih primerih je mogoče priključiti LED skozi upor?

LED lahko priključite prek upora, če vprašanje učinkovitosti vezja ni najpomembnejše. Na primer uporaba LED kot indikatorja za osvetlitev stikala ali indikatorja omrežne napetosti v električnih napravah. V takih napravah svetlost ni pomembna, poraba energije pa ne presega 0,1 W. Pri priključitvi LED s porabo več kot 1 W morate biti prepričani, da napajalnik proizvaja stabilizirano napetost.

Če vhodna napetost vezja ni stabilizirana, se bodo vsi šumi in sunki prenesli na obremenitev, kar bo motilo delovanje LED. Osupljiv primer je avtomobilsko električno omrežje, v katerem je napetost na akumulatorju le teoretično 12 V. V najpreprostejšem primeru naj bi LED osvetlitev v avtomobilu potekala preko linearnega stabilizatorja iz serije LM78XX. In da bi nekako povečali učinkovitost vezja, morate zaporedno vklopiti 3 LED. Tudi napajalni tokokrog skozi upor je potreben za laboratorijske namene za testiranje novih modelov LED. V drugih primerih je priporočljivo uporabiti trenutni stabilizator (gonilnik). Še posebej, če je strošek oddajne diode primerljiv s stroškom gonilnika. Prejmete že pripravljeno napravo z znanimi parametri, ki jo je potrebno le še pravilno priključiti.

Primeri izračunov upora in moči upora

Za pomoč začetnikom, da se bolje orientirajo, je tukaj nekaj praktičnih primerov izračuna upora za LED.

Cree XM-L T6

V prvem primeru bomo izračunali upor, potreben za priključitev močne LED na vir napetosti 5 V. Cree XM–L z binom T6 ima naslednje parametre: tipična U LED = 2,9 V in največja U LED = 3,5 V pri tok I LED =0,7 A. Tipično vrednost U LED je treba nadomestiti v izračunih, saj. največkrat ustreza realnosti. Izračunana vrednost upora je prisotna v seriji E24 in ima toleranco 5 %. Vendar pa je v praksi pogosto treba rezultate zaokrožiti na najbližjo vrednost iz standardne serije. Izkazalo se je, da se ob upoštevanju zaokroževanja in tolerance 5% dejanski upor spreminja in po njem se tok spreminja v obratnem sorazmerju. Da ne bi presegli toka delovne obremenitve, je treba izračunani upor zaokrožiti navzgor.

Z uporabo najpogostejših uporov iz serije E24 ni vedno mogoče izbrati želene vrednosti. Ta problem lahko rešite na dva načina. Prvi vključuje zaporedno vključitev dodatnega upora za omejevanje toka, ki naj bi nadomestil manjkajoče Ohme. Njegovo izbiro morajo spremljati meritve kontrolnega toka.

Druga metoda zagotavlja večjo natančnost, saj vključuje namestitev natančnega upora. To je element, katerega odpornost ni odvisna od temperature in drugih zunanjih dejavnikov in ima odstopanje največ 1% (serija E96). V vsakem primeru je bolje pustiti dejanski tok nekoliko manjši od nominalne vrednosti. To ne bo močno vplivalo na svetlost, vendar bo kristalu zagotovilo nežen način delovanja.

Moč, ki jo odvaja upor, bo:

Izračunano moč upora za LED je treba povečati za 20–30%.

Izračunajmo učinkovitost sestavljene svetilke:

Primer z LED SMD 5050

Po analogiji s prvim primerom bomo ugotovili, za kaj je potreben upor. Tukaj morate upoštevati oblikovne značilnosti LED, ki je sestavljena iz treh neodvisnih kristalov.

Če je LED SMD 5050 enobarvna, se napetost v odprtem stanju na vsakem kristalu ne bo razlikovala za več kot 0,1 V. To pomeni, da se lahko LED napaja iz enega upora, ki združuje 3 anode v eno skupino in tri katode v drugo. Izberimo upor za priključitev belega SMD 5050 z naslednjimi parametri: tipična U LED = 3,3 V pri toku enega čipa I LED = 0,02 A. Najbližja standardna vrednost je 30 Ohmov.

Za vgradnjo sprejmemo omejevalni upor z močjo 0,25 W in uporom 30 Ohmov ±5%.

SMD 5050 RGB LED ima drugačno napetost za vsako matrico. Zato boste morali rdečo, zeleno in modro barvo krmiliti s tremi upori različnih vrednosti.

Spletni kalkulator

Spletni kalkulator za LED diode, predstavljen spodaj, je priročen dodatek, ki bo vse izračune izvedel neodvisno. Z njegovo pomočjo vam ni treba ničesar risati ali izračunati ročno. Vse kar potrebujete je, da vnesete dva glavna parametra LED, navedete njihovo število in napetost vira napajanja. Z enim klikom miške bo program samostojno izračunal upornost upora, izbral njegovo vrednost iz standardnega območja in označil barvno oznako. Poleg tega bo program ponudil že pripravljeno stikalno vezje.

Vsaka LED ima nizek upor. Če ga priključite direktno na napajanje, bo takoj pregorel, ker je tok previsok. Žice, ki ga povezujejo z zunanjimi sponkami, so iz bakra ali zlata in ne morejo prenesti valov toka. Zato je pomembno pravilno izračunati upor za LED.

Kako dolgo bo ta LED delovala, je odvisno od pravilnosti izračuna. Če ima upor premajhen upor, lahko LED izgori, če pa je, nasprotno, tok manjši od nazivnega toka, bo žarnica slabo svetila. Za izvedbo izračunov obstajajo posebne formule in jih ni težko narediti. Poleg tega obstajajo posebni programi, ki bodo samodejno naredili vse potrebne izračune na podlagi vnesenih podatkov.

Ta članek bo obravnaval vse vidike in podrobnosti izdelave takšnih izračunov. Poleg tega članek kot bonus vsebuje video o tej temi in znanstveni članek, ki ga je mogoče prenesti.

Rezultat izračuna

Praviloma se bo izkazalo, da upori s to vrednostjo niso proizvedeni, in prikazana vam bo najbližja standardna vrednost. Če ne morete natančno izbrati upora, uporabite večjo vrednost. Ustrezno vrednost lahko dosežete tako, da upor povežete vzporedno ali zaporedno. Ni vam treba izračunati upora za LED, če uporabljate močan spremenljiv ali trimer upor. Najpogostejši tip je 3296 pri 0,5 W. Pri uporabi 12V napajalnika lahko zaporedno povežete do 3 LED.

Upori so v različnih razredih točnosti, 10 %, 5 %, 1 %. To pomeni, da se lahko njihova odpornost znotraj teh meja spreminja v pozitivno ali negativno smer. Ne pozabite upoštevati moči upora za omejevanje toka, to je njegova sposobnost odvajanja določene količine toplote. Če je majhen, se bo pregrel in odpovedal ter s tem prekinil električni tokokrog. Če želite določiti polarnost, lahko uporabite majhno napetost ali uporabite funkcijo testiranja diode na multimetru. Razlikuje se od načina merjenja upora, običajno se napaja od 2V do 3V.

Tudi pri izračunu LED je treba upoštevati širjenje parametrov, pri poceni bodo največji, pri dragih bodo bolj enaki. Če želite preveriti ta parameter, jih morate omogočiti pod enakimi pogoji, to je zaporedno.

Z zmanjšanjem toka ali napetosti zmanjšajte svetlost na rahlo žareče točke. Vizualno boste lahko ocenili, da bodo nekateri svetili močneje, drugi slabo. Bolj kot enakomerno gorijo, manj se širijo. Kalkulator uporov LED predpostavlja, da so značilnosti LED čipov idealne, to pomeni, da je razlika enaka nič.

Padec napetosti za običajne modele z nizko porabo do 10 W je lahko od 2 V do 12 V. Ko moč narašča, se število kristalov v diodi COB povečuje; vsak ima padec. Kristale povežemo v verige zaporedno, nato pa združimo v vzporedne kroge. Pri moči od 10W do 100W se znižanje poveča z 12V na 36V. Ta parameter mora biti naveden v tehničnih značilnostih LED čipa in je odvisen od namena barve:

• modra;
• rdeča;
• zelena;
• rumena;
• tribarvni RGB;
• štiribarvni RGBW;
• dvobarvni;
• toplo in hladno belo.

Preden izberete upor za LED s spletnim kalkulatorjem, se prepričajte o parametrih diod. Kitajci prodajajo veliko LED diod na Aliexpressu in jih izdajajo kot blagovne znamke. Najbolj priljubljeni modeli so SMD3014, SMD 3528, SMD2835, SMD 5050, SMD5630, SMD5730. Na primer, najpogosteje Kitajci goljufajo na SMD5630 in SMD5730. Številke v oznakah označujejo samo velikost ohišja 5,6 mm x 3,0 mm.

V blagovnih znamkah se tako veliko ohišje uporablja za namestitev močnih 0,5 W kristalov, zato ga kupci diod SMD5630 neposredno povezujejo z močjo 0,5 W. Premeteni Kitajci to izkoristijo in v ohišje 5630 vgradijo poceni in šibak kristal s povprečno močjo 0,1W, pri čemer navedejo porabo energije 0,5W.

Dober primer bi bile avtomobilske svetilke in LED koruzne svetilke, ki vsebujejo veliko število šibkih in nekakovostnih LED čipov. Povprečni kupec meni, da več ko je LED, boljša je svetloba in večja je moč. Avtomobilske svetilke na najšibkejšem ledu 0,1 W Da bi prihranili denar, moji LED kolegi iščejo spodobne LED na Aliexpressu. Iščejo dobrega prodajalca, ki obljubi določene parametre, naročilo in čaka mesec dni na dostavo. Po testih se izkaže, da je kitajski prodajalec goljufal in prodajal kramo. Imel boš srečo, če boš sedmič dobil spodobne diode in ne krame. Običajno naredijo 5 naročil in ne da bi dosegli rezultate, gredo naročit v domačo trgovino, ki lahko opravi zamenjavo.

Izračun upora LED z uporabo Ohmovega zakona

Ohmov zakon pravi, da je upornost upora R = V / I, kjer je V = napetost skozi upor (V = S – V L v tem primeru), I = tok skozi upor. Torej R = (V S – V L) / I. Če želite povezati več LED diod hkrati, lahko to storite zaporedno. To zmanjša porabo energije in vam omogoča, da povežete veliko število diod hkrati, na primer kot nekakšno girlando. Vse zaporedno povezane LED diode morajo biti iste vrste. Napajalnik mora imeti zadostno moč in zagotavljati ustrezno napetost.

Zanimivo bo➡ Kaj je termistor?

Primer izračuna: Rdeča, rumena in zelena dioda - pri zaporedni vezavi je potrebna napajalna napetost vsaj 8 V, zato bo 9-voltna baterija skoraj idealen vir. V L = 2V + 2V + 2V = 6V (tri diode, njihove napetosti se seštejejo). Če je napajalna napetost V S 9 V in tok diode = 0,015 A, je upor R = (V S – V L) / I = (9 – 6) /0,015 = 200 Ohmov. Vzamemo upor 220 Ohm (najbližja standardna vrednost, ki je večja).

Izogibajte se vzporedni povezavi LED!

LED kot nelinearni element

Oglejmo si družino tokovno-napetostnih karakteristik (karakteristik CV) za LED različnih barv. Ta značilnost prikazuje odvisnost toka, ki teče skozi svetlečo diodo, od napetosti, ki se nanjo nanaša. Kot je razvidno iz slike, so karakteristike nelinearne.

To pomeni, da se lahko tok že pri majhni spremembi napetosti nekaj desetink volta spremeni večkrat. Vendar pa pri delu z LED običajno uporabljajo najbolj linearni odsek (tako imenovano delovno območje) tokovno-napetostne karakteristike, kjer se tok ne spreminja tako močno. Najpogosteje proizvajalci v značilnostih LED navedejo položaj delovne točke, to je vrednosti napetosti in toka, pri katerih je dosežena deklarirana svetlost.

Zgoraj predstavljene karakteristike so bile pridobljene za svetleče diode, povezane v smeri naprej. To pomeni, da je negativni pol napajalnika povezan s katodo, pozitivni pol pa z anodo.

Izračun upora za LED

Izračun upora za LED je zelo pomembna točka pred priključitvijo LED na vir napajanja. Navsezadnje je od tega odvisno, kako bo LED delovala. Če ima upor premajhen upor, lahko LED dioda odpove (pregori), če pa je upor previsok, bo LED svetila šibko. Upor za LED se izračuna po naslednji formuli:

• R = (V S – V L) / I
• V S – napetost vira napajanja (V).
• V L – napajalna napetost LED (običajno 2 volta in 4 volte za modre in bele LED).
• I – tok LED (na primer 10 mA = 0,01 A ali 20 mA = 0,02 A)

Prepričajte se, da je električni tok, ki ga izberete, manjši od največjega, za katerega je ocenjena LED. Pretvorite to vrednost iz miliamperov v ampere. Tako bo rezultat izračuna vrednost upora upora v ohmih (Ohm). Če se izračunana vrednost upora ne ujema s standardno vrednostjo upora, morate izbrati naslednjo višjo vrednost.

Vendar pa boste morda najprej želeli izbrati nekoliko višji upor, na primer zaradi varčevanja z elektriko. Vendar ne smemo pozabiti, da bo LED sevanje v tem primeru manj svetlo. Če je napajalna napetost = 9 V in imate rdečo LED (VL = 2V), je zahtevani tok I = 20 mA = 0,02 A, R = (9 V – 2 V) / 0,02 A = 350 Ohmov. Izbrati morate upor z uporom 390 Ohmov (najbližja večja vrednost).

Utripajoče LED diode

Utripajoče LED diode izgledajo kot navadne LED diode, lahko same utripajo, ker vsebujejo vgrajeno integrirano vezje. LED utripa pri nizkih frekvencah, običajno 2-3 utripa na sekundo. Takšni nakit so narejeni za avtomobilske alarme, različne indikatorje ali otroške igrače. LED alfanumerični indikatorji se zdaj uporabljajo zelo redko, so bolj zapleteni in dražji od tekočih kristalov. Prej je bil to tako rekoč edini in najnaprednejši prikazovalnik, nameščali so ga celo na mobilne telefone.

Ta članek bo govoril o izračun upora za omejevanje toka za LED.

Izračun upora za eno LED

Za napajanje ene LED potrebujemo vir energije, na primer dve AA bateriji po 1,5 V. Vzemimo rdečo LED, kjer je padec napetosti naprej pri delovnem toku 0,02 A (20 mA) enak -2 V. Za običajne LED je največji dovoljeni tok 0,02 A. Diagram povezave LED je prikazan na sl. 1.

Zakaj uporabljam izraz "naprej padec napetosti", ne napajalne napetosti. Toda dejstvo je, da LED diode nimajo parametra napajalne napetosti kot takega. Namesto tega se uporablja značilnost padca napetosti LED, kar pomeni količino napetosti, ki jo odda LED, ko skozi njo teče nazivni tok. Vrednost napetosti, navedena na embalaži, odraža padec napetosti. Če poznate to vrednost, lahko določite preostalo napetost na LED. To je vrednost, ki jo moramo uporabiti v naših izračunih.

Padec napetosti naprej za različne LED diode glede na valovno dolžino je predstavljen v tabeli 1.

Tabela 1 - Karakteristike LED

Natančno vrednost padca napetosti LED lahko najdete na embalaži te LED ali v referenčni literaturi.

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

• Un.p – napajalna napetost, V;
• Ud - padec napetosti naprej na LED, V;

Ker takšnega upora v standardni seriji ni, izberemo najbližji upor od nazivne serije E24 navzgor - 51 Ohmov.

Da bi zagotovili dolgoročno delovanje LED in odpravili napake pri izračunih, priporočam uporabo ne največjega dovoljenega toka - 20 mA, ampak malo manj - 15 mA.

To zmanjšanje toka na noben način ne bo vplivalo na svetlost LED za človeško oko. Da lahko opazimo spremembo svetlosti LED diode, na primer za 2-krat, moramo tok zmanjšati za 5-krat (po Weber-Fechnerjevem zakonu).

Kot rezultat dobimo izračunani upor tokovno-omejitvenega upora: R = 50 Ohmov in disipacijo moči P = 0,02 W (20 mW).

Izračun upora za zaporedno vezavo LED

V primeru izračuna upora za zaporedno povezavo morajo biti vse LED diode istega tipa. Diagram povezave LED za serijsko povezavo je prikazan na sliki 2.

Na primer želimo priključiti na 9 V napajalnik, tri zelene LED diode, vsaka 2,4 V, delovni tok - 20 mA.

Upornost upora je določena s formulo:

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

• Un.p – napajalna napetost, V;
• Uд1…Uд3 — padec napetosti naprej na LED, V;
• Id – delovni tok LED, A.

Izberemo najbližji upor od nominalne serije E24 navzgor - 91 Ohmov.

Izračun uporov za vzporedno serijsko vezavo LED

Pogosto moramo v praksi na vir napajanja priključiti veliko število LED, več deset. Če so vse LED diode zaporedno povezane skozi en upor, nam v tem primeru napetost na viru napajanja ne bo zadostovala. Rešitev tega problema je vzporedna serijska povezava LED diod, kot je prikazano na sliki 3.

Na podlagi napajalne napetosti se določi največje število LED diod, ki jih lahko zaporedno povežemo.

Slika 3 – Shema povezave LED za vzporedno - serijsko povezavo

Na primer, imamo 12 V napajalnik, glede na napetost napajalnika bo največje število LED za eno vezje enako: 10V/2V = 5 kosov, ob upoštevanju, da je padec napetosti na LED (rdeča) je 2 V.

Zakaj smo vzeli 10 V in ne 12 V je posledica dejstva, da bo prišlo tudi do padca napetosti na uporu in moramo pustiti nekje 2 V.

Upornost upora za eno vezje, ki temelji na delovnem toku LED, je določena s formulo:

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

Izberemo najbližji upor od nominalnega območja E24 navzgor - 110 Ohmov.

Število takšnih verig petih vzporedno povezanih LED je praktično neomejeno!

Izračun upora pri vzporedni povezavi LED

Ta povezava ni zaželena in je odsvetujem v praksi. To je posledica dejstva, da ima vsaka LED dioda tehnološki padec napetosti in tudi če so vse LED diode iz istega paketa, to ni zagotovilo, da bo njihov padec napetosti zaradi proizvodne tehnologije enak.

Posledično bo imela ena LED več toka kot druge in če bo presegla največji dovoljeni tok, bo odpovedala. Naslednja LED bo izgorela hitreje, saj bo preostali tok že šel skozi njo, porazdeljen med druge LED, in tako naprej, dokler vse LED ne odpovejo.

To težavo je mogoče rešiti s priključitvijo lastnega upora na vsako LED, kot je prikazano na sliki 5.

LED diode so danes našle uporabo na skoraj vseh področjih človeške dejavnosti. Toda kljub temu je za večino navadnih potrošnikov popolnoma nejasno, zakaj in kakšni zakoni veljajo pri delovanju LED. Če želi takšna oseba urediti razsvetljavo s takšnimi napravami, se ne more izogniti številnim vprašanjem in iskanju rešitev za težave. In glavno vprašanje bo - "Kakšna stvar so ti upori in zakaj jih LED potrebujejo?"

Kaj je upor in njegov namen?

Upor je ena od komponent električnega omrežja, za katerega je značilna pasivnost in v najboljšem primeru odpornost na električni tok. To pomeni, da mora Ohmov zakon veljati za takšno napravo kadar koli.

Glavni namen naprav je sposobnost močnega upora električnemu toku. Zahvaljujoč tej kakovosti, upori se pogosto uporabljajoče je potrebno, naprave za umetno razsvetljavo, vključno z uporabo LED.

Zakaj je pri LED svetilkah potrebna uporaba uporov?

Večina potrošnikov ve, da navadna žarnica z žarilno nitko proizvaja svetlobo, ko je neposredno priključena na kateri koli vir energije. Žarnica lahko deluje dolgo in pregori šele, ko se žarilna nitka zaradi dovoda previsoke napetosti prekomerno segreje. V tem primeru žarnica na nek način izvaja funkcijo upora, saj je prehod električnega toka skozi njo otežen, a višja kot je uporabljena napetost, lažje tok premaga upor žarnice. žarnica. Tako zapletenega polprevodniškega dela, kot je LED, in navadne žarnice z žarilno nitko je seveda nemogoče postaviti na isto raven.

Pomembno je vedeti, da je LED to je električna naprava, za delovanje katerega ni prednostna moč toka sama, temveč napetost, ki je na voljo v omrežju. Na primer, če je za takšno napravo izbrana napetost 1,8 V in pride do 2 V, potem bo najverjetneje izgorelo - če se napetost ne zmanjša pravočasno na raven, ki jo zahteva naprava. Ravno v ta namen je potreben upor, preko katerega se uporabljeni vir energije stabilizira tako, da napetost, ki jo dovaja, ne poškoduje naprave.

Pri tem je izjemno pomembno:

• odločite se, katera vrsta upora je potrebna;
• določiti potrebo po uporabi posameznega upora za določeno napravo, kar zahteva izračun;
• upoštevajte vrsto povezave svetlobnih virov;
• načrtovano število LED diod v sistemu razsvetljave.

Video: Zakaj so potrebni upori

Sheme povezav

Pri zaporedni razporeditvi LED, ko se nahajajo ena za drugo, je običajno dovolj en upor, če lahko pravilno izračunate njegov upor. To pojasnjuje v električnem tokokrogu teče enak tok, na vsaki lokaciji, kjer so nameščene električne naprave.

Toda v primeru vzporedne povezave potrebuje vsaka LED svoj upor. Če zanemarimo to zahtevo, bo morala vso napetost potegniti ena, tako imenovana "omejevalna" LED, to je tista, ki potrebuje najnižjo napetost. On bo prehitro propadel, v tem primeru bo napetost dovedena do naslednje naprave v tokokrogu, ki bo nenadoma na enak način izgorela. Takšen razvoj dogodkov je nesprejemljiv, zato je v primeru vzporedne povezave poljubnega števila LED potrebna uporaba enakega števila uporov, katerih značilnosti so izbrane z izračunom.

Video: Vzporedna povezava LED

Izračun uporov za LED

S pravilnim razumevanjem fizike procesa izračuna upora in moči teh naprav ne moremo imenovati nemogoča naloga, s katero se navadna oseba ne more spopasti. Za izračun zahtevane odpornosti upora je treba upoštevati naslednje točke:

Video: Izbira upora za LED

Izračun uporov s posebnim kalkulatorjem

Običajno se izračun upora takšnih naprav, potrebnih za katero koli LED, izvede s pomočjo kalkulatorjev, posebej zasnovanih za ta namen. Takšnih kalkulatorjev, priročnih in zelo učinkovitih, ni treba prenesti in namestiti od nekje - povsem mogoče je izračunati upor na spletu.

Kalkulator uporov omogoča visoko natančnost določite potrebno moč in vrednost upora upora, nameščenega v vezju LED.

Za izračun zahtevanega upora morate v ustrezne vrstice spletnega kalkulatorja vnesti naslednje:

• LED napajalna napetost;
• LED nazivna napetost;
• nazivni tok.

Nato morate izbrati uporabljeni povezovalni diagram in potrebno število LED.

Po pritisku ustreznega gumba se izvede izračun in Prejeti izračunani podatki se prikažejo na zaslonu monitorja, s pomočjo katerega lahko kasneje brez večjih težav organizirate umetno LED osvetlitev.

Prav tako imajo spletni kalkulatorji določeno bazo podatkov o LED diodah in njihovih parametrih. Predstavljena je možnost izračuna:

• ocena naprave;
• barvno označevanje;
• tok, ki ga porabi vezje;
• razpršeno moč.

Oseba, ki ni dobro seznanjena z elektrotehniko in fiziko, v večini primerov ne bo mogla samostojno izračunati naprav za LED. Iz tega razloga izračuni z uporabo funkcionalnega in priročnega spletnega kalkulatorja - neprecenljiva pomoč navadnim ljudem ki ne poznajo metod računanja s fizikalnimi formulami.

Večina znanih proizvajalcev LED in trakov, ustvarjenih na njihovi podlagi, na svojih uradnih spletnih straneh Objavljajo tudi svoj spletni kalkulator, s pomočjo katerega ne morete samo izbrati zahtevanih uporov in LED, temveč tudi izračunati parametre trenutnih naprav, ki se uporabljajo v različnih načinih delovanja s spremenljivimi vrednostmi toka, temperature, uporabljene napetosti itd.