Cách tính điện trở LED - công thức với ví dụ + máy tính trực tuyến
Đèn LED có các sắc thái màu khác nhau có điện áp hoạt động trực tiếp khác nhau. Chúng được thiết lập bằng cách chọn điện trở giới hạn hiện tại của đèn LED. Để đưa thiết bị chiếu sáng về chế độ danh định, bạn cần cấp dòng điện làm việc cho điểm nối p-n. Để làm điều này, hãy tính toán điện trở cho đèn LED.
Bảng điện áp LED tùy theo màu
Các điện áp hoạt động của đèn LED là khác nhau. Chúng phụ thuộc vào vật liệu của tiếp giáp p-n bán dẫn và có liên quan đến bước sóng phát xạ ánh sáng, tức là bóng màu phát sáng.
Bảng các chế độ danh định của các sắc thái màu khác nhau để tính toán điện trở giảm chấn được đưa ra dưới đây.
| Màu phát sáng | Điện áp chuyển tiếp, V |
|---|---|
| Sắc thái của màu trắng | 3–3,7 |
| Màu đỏ | 1,6-2,03 |
| Quả cam | 2,03-2,1 |
| Màu vàng | 2,1-2,2 |
| màu xanh lá | 2,2-3,5 |
| Màu xanh da trời | 2,5-3,7 |
| màu tím | 2,8-4,04 |
| Hồng ngoại | Không quá 1,9 |
| Tia cực tím | 3,1-4,4 |
Có thể thấy từ bảng rằng 3 vôn có thể bật các bộ phát của tất cả các loại ánh sáng, ngoại trừ các thiết bị có màu trắng, một phần tím và toàn bộ tia cực tím. Điều này là do thực tế là bạn cần phải "chi tiêu" một phần điện áp cung cấp điện để hạn chế dòng điện qua tinh thể.
Với nguồn điện 5, 9 hoặc 12 V, bạn có thể cấp nguồn cho các điốt đơn lẻ hoặc chuỗi nối tiếp của chúng gồm 3 và 5-6 cái.
Chuỗi nối tiếp làm giảm độ tin cậy của các thiết bị mà chúng được sử dụng bởi một hệ số tương ứng với số lượng đèn LED. Và kết nối song song làm tăng độ tin cậy theo cùng một tỷ lệ: 2 chuỗi - 2 lần, 3 - 3 lần, v.v.
Nhưng thời gian hoạt động của chúng, chưa từng có đối với các nguồn sáng, từ 30-50 đến 130-150 nghìn giờ, biện minh cho sự sụt giảm độ tin cậy, bởi vì. tuổi thọ của thiết bị phụ thuộc vào nó. Thậm chí 30-50 nghìn giờ làm việc trong 5 giờ một ngày - 4 giờ vào buổi tối và 1 giờ sáng mỗi ngày là 16-27 năm làm việc. Trong thời gian này, hầu hết các loại đèn sẽ trở nên lỗi thời và sẽ bị thải bỏ. Vì vậy, kết nối nối tiếp được sử dụng rộng rãi bởi tất cả các nhà sản xuất thiết bị LED.
Máy tính trực tuyến để tính toán đèn LED
Để tính toán tự động, bạn sẽ cần các dữ liệu sau:
- nguồn hoặc điện áp cung cấp điện, V;
- điện áp chuyển tiếp danh định của thiết bị, V;
- dòng hoạt động định mức trực tiếp, mA;
- số lượng đèn LED trong một chuỗi hoặc kết nối song song;
- Sơ đồ dây dẫn LED(S).
Dữ liệu ban đầu có thể được lấy từ hộ chiếu của diode.
Sau khi nhập chúng vào các cửa sổ tương ứng của máy tính, hãy nhấp vào nút "Tính toán" và nhận giá trị danh định của điện trở và công suất của nó.
Tính toán giá trị của bộ giới hạn dòng điện trở
Trong thực tế, hai kiểu tính toán được sử dụng - đồ thị, theo đặc tính điện áp hiện tại của một diode cụ thể và toán học - theo dữ liệu hộ chiếu của nó.
Trên hình ảnh:
- E - nguồn điện có giá trị E ở đầu ra;
- "+" / "-" - cực của kết nối LED: "+" - cực dương, được hiển thị dưới dạng hình tam giác trên sơ đồ, "-" - cực âm, trên sơ đồ - dấu gạch ngang;
- R - điện trở hạn chế dòng điện;
- Udẫn đến - trực tiếp, nó cũng là điện áp hoạt động;
- Tôi - dòng điện hoạt động qua thiết bị;
- điện áp trên điện trở được ký hiệu là UR.
Sau đó, lược đồ tính toán sẽ có dạng:
Tính điện trở để hạn chế dòng điện. Vôn U được phân phối trong chuỗi như thế này:
U = UR + Udẫn đến hoặc UR + I × Rdẫn đến, tính bằng vôn,
ở đâu Rdẫn đến- điện trở vi sai bên trong của tiếp giáp p-n.
Bằng các phép biến đổi toán học, chúng ta thu được công thức:
R = (U-Udẫn đến) / Tôi, trong Ohm.
giá trị Udẫn đến có thể được chọn từ các giá trị hộ chiếu.
Hãy tính giá trị của điện trở giới hạn dòng điện cho mẫu Cree LED Cree XM – L, có bin T6.
Dữ liệu hộ chiếu của anh ấy: danh nghĩa điển hình UDẪN ĐẾN = 2,9 V tối đa UDẪN ĐẾN = 3,5 V, dòng điện hoạt động TôiDẪN ĐẾN\ u003d 0,7 A.
Để tính toán, chúng tôi sử dụng UDẪN ĐẾN = 2,9 V.
R = (U-Udẫn đến) / I \ u003d (5-2,9) / 0,7 \ u003d 3 Ohms.
Giá trị được tính là 3 ohms. Chúng tôi chọn một phần tử có dung sai chính xác là ± 5%. Độ chính xác này là quá đủ để đặt điểm hoạt động ở 700 mA.
Làm tròn giá trị điện trở. Điều này sẽ làm giảm dòng điện, quang thông của diode và tăng độ tin cậy khi hoạt động với chế độ nhiệt nhẹ nhàng hơn của tinh thể.
Tính công suất tiêu hao cần thiết cho điện trở này:
P = I² × R = 0,7² × 3 = 1,47 W
Để có độ tin cậy, chúng tôi làm tròn đến giá trị lớn hơn gần nhất - 2 watt.
Lược đồ chuỗi và song song Đèn LED được sử dụng rộng rãi và hiển thị các tính năng của các loại kết nối này. Việc mắc nối tiếp các phần tử giống hệt nhau sẽ chia đều hiệu điện thế nguồn giữa chúng. Với các điện trở bên trong khác nhau - tỷ lệ với các điện trở. Khi mắc song song, hiệu điện thế giống nhau và cường độ dòng điện tỷ lệ nghịch với nội trở của các phần tử.
Khi kết nối với đèn LED nối tiếp
Khi mắc nối tiếp, điốt đầu tiên trong chuỗi được nối bằng cực dương với dấu “+” của nguồn điện và bằng cực âm với cực dương của điốt thứ hai. Và cứ tiếp tục như vậy cho đến cái cuối cùng trong chuỗi, cực âm của nó được kết nối với nguồn "-". Dòng điện trong một đoạn mạch nối tiếp là như nhau trong tất cả các phần tử của nó. Những thứ kia. qua bất kỳ thiết bị ánh sáng nào thì nó có cùng độ lớn. Điện trở bên trong của lỗ mở, tức là phát ra ánh sáng tinh thể, là hàng chục hoặc hàng trăm ohms. Nếu 15-20 mA chạy qua mạch ở điện trở 100 ôm thì mỗi phần tử sẽ có 1,5-2 V. Tổng của các hiệu điện thế trên tất cả các thiết bị phải nhỏ hơn của nguồn điện. Sự khác biệt thường được dập tắt bằng một điện trở đặc biệt thực hiện hai chức năng:
- giới hạn dòng điện hoạt động định mức;
- cung cấp điện áp thuận danh định cho đèn LED.
Khi kết nối song song
Kết nối song song có thể được thực hiện theo hai cách.
Hình trên cho thấy làm thế nào để kích hoạt nó không phải là mong muốn. Với kết nối này, một điện trở sẽ đảm bảo sự bình đẳng của dòng điện chỉ với các tinh thể lý tưởng và cùng chiều dài của dây dẫn. Nhưng sự thay đổi trong các thông số của các thiết bị bán dẫn trong quá trình sản xuất không làm cho chúng có thể giống nhau. Và việc lựa chọn giống nhau - làm tăng giá đáng kể. Sự khác biệt có thể lên tới 50-70% hoặc hơn. Sau khi lắp ráp cấu trúc, bạn sẽ nhận được sự khác biệt về độ phát sáng ít nhất là 50-70%. Ngoài ra, sự cố của một bộ phát sẽ thay đổi hoạt động của tất cả: nếu mạch bị hỏng, một bộ sẽ tắt, phần còn lại sẽ sáng hơn 33% và bắt đầu nóng hơn. Quá nóng sẽ góp phần làm giảm chất lượng của chúng - thay đổi độ bóng của ánh sáng và giảm độ sáng.
Trong trường hợp đoản mạch do quá nhiệt và đốt cháy tinh thể, điện trở hạn chế dòng điện có thể bị hỏng.
Tùy chọn thấp hơn cho phép bạn đặt điểm hoạt động mong muốn của bất kỳ diode nào, ngay cả với công suất định mức khác nhau của chúng.
Đối với điện áp 4,5 V, ba phần tử LED và một điện trở hạn chế dòng điện được mắc nối tiếp. Các chuỗi kết quả được kết nối song song. 20 mA chảy qua mỗi diode, và 60 mA chảy qua tất cả cùng nhau. Trên mỗi người trong số họ, nó chỉ ra dưới 1,5 V và trên bộ giới hạn hiện tại - không nhỏ hơn 0,2-0,5 V. Điều thú vị là nếu bạn sử dụng nguồn điện 4,5 V, thì chỉ có điốt hồng ngoại mới có thể hoạt động với nó với điện áp chuyển tiếp là nhỏ hơn 1,5 V, hoặc bạn cần tăng nguồn cung cấp lên ít nhất 5 V.
Kết nối trực tiếp song song của các phần tử LED (phần trên của mạch) không được khuyến khích do sự trải rộng thông số từ 30-50% trở lên.Sử dụng một mạch có điện trở riêng cho từng diode (phần dưới) và đã kết nối song song các cặp diode-điện trở.
Khi một đèn LED
Điện trở cho đèn LED đơn nó chỉ được sử dụng với công suất lên đến 50-100 mW. Ở giá trị công suất lớn thì hiệu suất của mạch nguồn giảm đi rõ rệt.
Nếu điện áp làm việc thuận của diode nhỏ hơn đáng kể so với điện áp nguồn, việc sử dụng điện trở hạn chế dẫn đến tổn thất lớn. Nguồn điện có chất lượng cao và ổn định, với các gợn sóng được lọc cẩn thận, được cung cấp bởi 3-5 loại bảo vệ của nguồn điện không được chuyển đổi thành ánh sáng, mà chỉ đơn giản là bị tiêu tán thụ động dưới dạng nhiệt.
Ở quyền lực cao, họ đi người lái xe - bộ ổn định dòng điện có giá trị danh nghĩa.
Sử dụng điện trở hạn chế dòng điện để thiết lập hoạt động Đặc điểm đèn LED là một cách đơn giản và đáng tin cậy để đảm bảo hoạt động tối ưu của nó.
Video ví dụ về cách tính điện trở đơn giản nhất.
Nhưng với công suất diode hơn một trăm miliwatt, cần phải sử dụng các nguồn ổn định dòng điện hoặc trình điều khiển tự động hoặc tích hợp sẵn.
