U krugovima sa LED diodama, oni se nužno koriste za ograničenje. Štiti od izgaranja i prijevremenog kvara LED elemenata. Glavni problem je tačan odabir potrebnih parametara, zbog čega je kalkulator otpora za LED diode široko popularan među stručnjacima. Da biste dobili najpreciznije rezultate, trebat će vam podaci o naponu izvora napajanja, naponu naprijed same LED diode i njenoj izračunatoj struji, kao i dijagram povezivanja i broj elemenata.

Kako izračunati otpor otpornika za ograničavanje struje

U najjednostavnijem slučaju, kada nedostaju potrebni početni podaci, vrijednost prednjeg napona LED dioda može se s velikom preciznošću odrediti bojom sjaja. Tipični podaci o ovom fizičkom fenomenu su sažeti u tabeli.

Mnoge LED diode imaju jačinu struje od 20 mA. Postoje i druge vrste elemenata u kojima ovaj parametar može doseći vrijednost od 150 mA i više. Stoga, da biste točno odredili nazivnu struju, trebat će vam podaci o tehničkim karakteristikama LED-a. Ako potrebne informacije potpuno nedostaju, nazivna struja elementa se uobičajeno uzima kao 10 mA, a napon naprijed je 1,5-2 volta.

Broj strujno ograničavajućih otpornika direktno ovisi o dijagramu povezivanja poluvodičkih elemenata. Na primjer, ako koristite, možete u potpunosti proći s jednim otpornikom, jer će jačina struje u svim točkama biti ista.

U slučaju paralelne veze, jedan otpornik za gašenje više neće biti dovoljan. To je zbog činjenice da karakteristike LED dioda ne mogu biti potpuno iste. Svi imaju svoje otpore i istu različitu potrošnju struje. To jest, element s minimalnim otporom troši više struje i može prerano otkazati.

Posljedično, ako barem jedna LED spojena paralelno pokvari, to će dovesti do povećanja napona za koji preostali elementi nisu dizajnirani. Kao rezultat toga, oni će također prestati s radom. Stoga, uz paralelnu vezu, svaka LED dioda ima svoj otpornik.

Sve ove karakteristike su uzete u obzir u online kalkulatoru. Proračuni su zasnovani na formuli za određivanje otpora: R = Ugašenje/ILED. Zauzvrat, Ugašenje = Upower - ULED.

Rad LED diode temelji se na emisiji svjetlosnih kvanta koja se javlja kada struja teče kroz nju. Ovisno o tome mijenja se i svjetlina elementa. Pri maloj struji svijetli slabo, ali pri velikoj struji bukti i pregori. Najlakši način da ograničite struju koja teče kroz njega je korištenje otpora. Nije teško ispravno izračunati otpornik, ali treba imati na umu da on samo ograničava, ali ne i stabilizira struju.

Princip rada i svojstva

LED je uređaj ima sposobnost da emituje svetlost. Na štampanim pločama i dijagramima je označen latiničnim slovima LED (Light Emitting Diode), što u prijevodu znači „dioda koja emitira svjetlost“. Fizički, to je kristal smješten u kućište. Klasično, smatra se cilindrom čija jedna strana ima konveksni okrugli oblik, koji je poluloptasta leća, a druga ima ravnu bazu, a na njoj se nalaze provodnici.

Sa razvojem čvrstih tehnologija i redukcije procesa, industrija je počela proizvoditi SMD diode dizajnirane za površinsku montažu. Unatoč tome, fizički princip rada LED-a se nije promijenio i isti je za bilo koju vrstu i boju uređaja.

Proces proizvodnje uređaja za zračenje može se opisati na sljedeći način. U prvoj fazi se uzgaja kristal. To se događa stavljanjem umjetno napravljenog safira u komoru ispunjenu plinovitom mješavinom. Ovaj plin sadrži doping aditive i poluvodič. Kada se komora zagrije, rezultirajuća tvar se taloži na ploču, a debljina takvog sloja ne prelazi nekoliko mikrona. Nakon što se proces taloženja završi raspršivanjem, formiraju se kontaktne pločice i cijela ova struktura se postavlja u kućište.

Zbog prirode proizvodnje ne postoje LED diode koje su identične po parametrima i karakteristikama. Stoga, iako proizvođači pokušavaju izdvojiti uređaje slične vrijednosti, često u jednoj seriji postoje proizvodi koji se razlikuju po temperaturi boje i radnoj struji.

Uređaj radio elementa

Dioda koja emituje svjetlost (LED) je poluvodički radio element čiji se rad temelji na svojstvima spoja elektron-rupa. Kada struja prolazi kroz njega u smjeru naprijed, procesi rekombinacije se javljaju na granici dva materijala, praćeni zračenjem u vidljivom spektru.

Dugo vremena industrija nije mogla proizvesti plavu LED diodu, zbog čega je bilo nemoguće dobiti bijeli emiter svjetla. Tek 1990. godine istraživači japanske korporacije Nichia Chemical Industries izmislili su tehnologiju za proizvodnju kristala koji emituje svjetlost u plavom spektru. To je automatski omogućilo dobivanje bijele boje miješanjem zelene, crvene i plave.

Proces zračenja zasniva se na oslobađanju energije tokom rekombinacije naelektrisanja u zoni tranzicije elektron-rupa. Nastaje kontaktom dva poluvodička materijala različite provodljivosti. Kao rezultat injektiranja, prijelaza manjinskih nosilaca naboja, formira se blokirni sloj.

Na strani materijala sa n-provodljivošću pojavljuje se barijera rupa, a na strani sa p-provodljivošću barijera od elektrona. Postoji balans. Kada se napon primeni u prednaponu, dolazi do masovnog pomeranja naelektrisanja u zabranjenu zonu sa obe strane. Kao rezultat, oni se sudaraju i energija se oslobađa u obliku svjetlosti.

Ovo svjetlo može, ali i ne mora biti vidljivo ljudskom oku. Ovo zavisi od sastava poluprovodnika, količine nečistoća i zazora. Stoga se vidljivi spektar postiže proizvodnjom višeslojnih poluvodičkih struktura.

LED karakteristike

Boja sjaja zavisi od vrste poluprovodnika i stepena dopinga, koji određuje zazor pn spoja. Vijek trajanja LED dioda prvenstveno ovisi o temperaturnim uvjetima njihovog rada. Što je veće zagrijavanje uređaja, brže dolazi do njegovog starenja. A temperatura je zauzvrat povezana sa strujom koja prolazi kroz LED. Što je manja snaga izvora svjetlosti, duži je njegov vijek trajanja. Starenje se izražava kao smanjenje svjetline rasvjetnog tijela. Stoga je toliko važno odabrati pravi otpor za LED.

Glavne karakteristike LED dioda uključuju:

Metode povezivanja

Za nesmetani rad LED diode jako je bitna radna struja. Nepravilno povezivanje izvora zračenja ili značajno širenje njihovih parametara pri zajedničkom radu dovest će do viška struje koja teče kroz njih i daljeg izgaranja uređaja. To je zbog povećanja temperature, zbog čega se LED kristal jednostavno deformira i p-n spoj se probija. Stoga je toliko važno ograničiti količinu struje koja se dovodi do izvora svjetlosti, odnosno ograničiti napon napajanja.

Najlakši način za to je korištenje otpornika koji je serijski spojen na krug emitera. U tom se svojstvu koristi običan otpornik, ali mora imati određenu vrijednost. Njegova velika vrijednost neće moći osigurati potrebnu razliku potencijala za nastanak procesa rekombinacije, a manja vrijednost će je spaliti. U ovom slučaju ne morate samo znati kako izračunati otpor za LED, već i razumjeti kako ga pravilno instalirati, posebno ako je krug zasićen radio elementima.

Električni krug može koristiti jednu ili više LED dioda. U ovom slučaju postoje tri sheme za njihovo uključivanje:

• single;
• sekvencijalno;
• paralelno.

Pojedinačni element

Kada se u električnom kolu koristi samo jedna LED dioda, tada se jedan otpornik postavlja u seriju s njim. Kao rezultat takve veze, ukupni napon primijenjen na ovo kolo bit će jednak zbroju pada potencijalne razlike na svakom elementu kruga. Ako ove gubitke na otporniku označimo kao Ur, a na LED-u kao Us, tada će ukupni napon EMF izvora biti jednak: Uo = Ur + Us.

Parafrazirajući Ohmov zakon za dio mreže I = U / R, dobiva se formula: U = I * R. Zamjenom rezultirajućeg izraza u formulu za pronalaženje ukupnog napona, dobivamo:

Uo = IrRr + IsRs, gdje je

• Ir je struja koja teče kroz otpornik, A.
• Rr - izračunati otpor otpornika, Ohm.
• Is je struja koja prolazi kroz LED, A.
• Rs - interna impedansa LED diode, Ohm.

Vrijednost Rs varira u zavisnosti od uslova rada izvora zračenja, a njegova vrijednost zavisi od jačine struje i potencijalne razlike. Ova zavisnost se može vidjeti proučavanjem strujno-naponske karakteristike diode. U početnoj fazi dolazi do laganog povećanja struje, a Rs ima visoku vrijednost. Nakon toga impedancija naglo opada i struja brzo raste čak i uz neznatno povećanje napona.

Ako kombinirate formule, dobit ćete sljedeći izraz:

Rr = (Uo - Us) / Io, Ohm

Uzima se u obzir da je jačina struje koja teče u serijskom kolu jednog dijela kola ista u bilo kojoj tački, odnosno Io = Ir = Is. Ovaj izraz je također pogodan za serijsko povezivanje LED dioda, jer također koristi samo jedan otpornik za cijelo kolo.

Dakle, da bismo pronašli traženi otpor, ostaje da saznamo vrijednost Us. Vrijednost pada napona na LED diodi je referentna vrijednost i različita je za svaki radio element. Da biste dobili podatke, morat ćete koristiti tablicu sa podacima na uređaju. Datasheet je skup informacionih listova koji sadrže sveobuhvatne informacije o parametrima, režimima rada, kao i dijagrame kola za uključivanje radio elementa. Proizvodi ga proizvođač proizvoda.

Paralelno kolo

U paralelnoj vezi, radioelementi se međusobno dodiruju u dvije tačke - čvorovi. Za ovaj tip kola važe dva pravila: jačina struje koja ulazi u čvor jednaka je zbroju jačine struje koja izlazi iz čvora, a razlika potencijala u svim tačkama čvorova je ista. Na osnovu ovih definicija možemo zaključiti da se u slučaju paralelnog povezivanja LED dioda, željeni otpornik, koji se nalazi na početku čvora, nalazi prema formuli: Rr = Uo / Is1+In, Ohm, gdje je:

• Uo je razlika potencijala primijenjena na čvorove.
• Is1 je struja koja teče kroz prvu LED diodu.
• In je struja koja prolazi kroz n-tu LED diodu.

Ali takav krug sa zajedničkim otporom koji se nalazi ispred paralelne veze LED dioda se ne koristi. To je zbog činjenice da ako jedan emiter izgori, prema zakonu, struja koja ulazi u čvor će ostati nepromijenjena. To znači da će se rasporediti između preostalih radnih elemenata i da će istovremeno kroz njih teći više struje. Kao rezultat toga, doći će do lančane reakcije i svi poluvodički emiteri će na kraju izgorjeti.

Stoga bi bilo ispravno koristiti vlastiti otpornik za svaku paralelnu granu sa svojom LED diodom i izračunati otpornik za LED posebno za svaku ruku. Ovaj pristup je također povoljan jer kolo može koristiti radioelemente s različitim karakteristikama.

Izračunavanje otpora svakog kraka odvija se slično kao kod jedne veze: Rn = (Uo - Us) / In, Ohm, gdje je:

• Rn je potrebni otpor n-te grane.
• Uo - Us - razlika u padu napona.
• In je struja kroz n-tu LED diodu.

Primjer izračuna

Neka električni krug prima energiju iz izvora konstantnog napona od 32 volta. U ovom krugu postoje dvije marke LED diode povezane paralelno jedna s drugom: Cree C503B-RAS i Cree XM-L T6. Da biste izračunali potrebnu impedanciju, morat ćete saznati tipičan pad napona na ovim LED diodama iz tablice s podacima. Dakle, za prvi je 2,1 V pri struji od 0,2, a za drugi je 2,9 V pri istoj vrijednosti struje.

Zamjenom ovih vrijednosti u formulu za serijski krug, dobivate sljedeći rezultat:

• R1 =(U0-Us1)/ I=(32−2.1)/0.2 = 21.5 Ohm.
• R2 = (U0-Us2)/ I=(32−2.9)/0.2 = 17.5 Ohm.

Najbliže vrijednosti se biraju iz standardne serije. Oni će biti: R1 = 22 Ohma i R2 = 18 Ohma. Ako želite, možete izračunati i snagu koju rasipaju otpornici koristeći formulu: P = I*I*U. Za pronađene otpornike to će biti P= 0,001 W.

Online kalkulatori zasnovani na pretraživaču

S velikim brojem LED dioda u krugu, izračunavanje otpora za svaku je prilično naporan proces, pogotovo jer možete pogriješiti. Stoga je najlakši način za izračune korištenje online kalkulatora.

Oni su program napisan za pokretanje u pretraživaču. Na internetu možete pronaći mnogo takvih kalkulatora za LED diode., ali princip rada je isti. Morat ćete unijeti referentne podatke u dostavljene obrasce, odabrati dijagram povezivanja i kliknuti na dugme „Rezultat“ ili „Izračun“. Onda ostaje samo čekati odgovor.

Ručnim ponovnim izračunavanjem možete ga provjeriti, ali u tome neće biti puno smisla, jer programi koriste slične formule prilikom izračunavanja.

LED je uređaj koji emituje svjetlost kada struja prolazi kroz njega.

U zavisnosti od vrste materijala koji se koristi za izradu uređaja, LED diode mogu emitovati svjetlost različitih boja. Ovi minijaturni, pouzdani, ekonomični uređaji se koriste u tehnološke, rasvjetne i reklamne svrhe.

LED ima istu strujno-naponsku karakteristiku kao i konvencionalna poluvodička dioda. Štoviše, kako se naprijed napon na LED diodi povećava, struja koja prolazi kroz nju naglo raste.

Na primjer, za zelenu LED diodu tipa WP710A10LGD iz Kingbrighta, kada se primijenjeni prednji napon promijeni sa 1,9 V na 2 V, struja se mijenja za faktor 5 i dostiže 10 mA. Stoga, kada je LED direktno priključen na izvor napona, uz malu promjenu napona, LED struja može porasti na vrlo veliku vrijednost, što će dovesti do izgaranja p-n spoja i LED diode.

provodi se pomoću slova i brojeva, uz pomoć kojih možete odrediti karakteristike kvalitete uređaja.

Stoga, kada se LED diode povezuju paralelno, svaki uređaj obično ima svoj ograničavajući otpornik povezan u seriju. Izračunavanje otpora i snage takvog otpornika ne razlikuje se od prethodno razmatranog slučaja.

Prilikom serijskog uključivanja LED dioda potrebno je uključiti uređaje istog tipa. Osim toga, mora se uzeti u obzir da napon izvora ne smije biti manji od ukupnog radnog napona cijele grupe LED dioda.
Proračun otpornika koji ograničava struju za LED diode u serijskoj vezi smatra se istim kao i prije. Izuzetak je da se prilikom izračunavanja umjesto vrijednosti Usv koristi vrijednost Usv*N. U ovom slučaju, N je broj uključenih uređaja.

Zaključci:

1. LED diode su uređaji koji se široko koriste u tehnologiji, rasvjeti i oglašavanju.
2. Kako bi se izbjeglo kvar LED dioda zbog njihove osjetljivosti na promjene napona, za njih se često koriste ograničavajući otpornici.
3. Proračun vrijednosti otpora graničnog otpornika vrši se na osnovu Ohmovog zakona.

Proračun otpornika za povezivanje LED dioda na video

Obična mala LED dioda izgleda kao plastični konus leće na vodljivim nogama, unutar kojih se nalaze katoda i anoda. Na dijagramu je LED prikazana kao obična dioda, sa koje strelice pokazuju emitirano svjetlo. Dakle, LED služi za proizvodnju svjetlosti kada se elektroni kreću od katode do anode - emituje se vidljiva svjetlost.

Izum LED dioda datira iz dalekih 1970-ih, kada su žarulje sa žarnom niti korištene za proizvodnju cjelokupne svjetlosti. Ali danas, na početku 21. veka, LED diode su konačno zauzele mesto najefikasnijih izvora električne svetlosti.

Gdje je "plus" LED, a gdje "minus"?

Da biste pravilno spojili LED na izvor napajanja, prvo morate paziti na polaritet. Anoda LED je spojena na plus "+" napajanja, a katoda je spojena na minus "-". Katoda spojena na minus ima kratak vod, anoda, prema tome, ima dugu vod - dugu nogu LED-a - do plusa „+“ izvora napajanja.

Pogledajte unutar LED diode: velika elektroda je katoda, njen minus, mala elektroda, koja samo izgleda kao kraj noge, je plus. A pored katode, LED sočivo ima ravan rez.

Nemojte dugo držati lemilicu na nozi

Vodove LED diode treba pažljivo i brzo zalemiti, jer se poluprovodnički spoj jako boji viška topline, pa je potrebno vrhom lemilice nakratko dodirnuti vrhom lemilice zalemljenu nogu, a zatim pomaknuti lemilicu na stranu. Bolje je držati zalemljenu LED nogu pincetom tokom procesa lemljenja kako bi se osiguralo da se toplina ukloni sa noge, za svaki slučaj.

Otpornik je potreban prilikom testiranja LED diode

Došli smo do najvažnije stvari - kako spojiti LED na izvor napajanja. Ako želite, onda ga ne biste trebali direktno spajati na bateriju ili napajanje. Ako je vaše napajanje 12 volti, tada koristite otpornik od 1 kOhm u seriji sa LED diodom koja se testira za rezervnu kopiju.

Ne zaboravite na polaritet - dugi vod je pozitivan, vod velike unutrašnje elektrode je negativan. Ako ne koristite otpornik, LED će brzo pregorjeti; ako slučajno prekoračite nazivni napon, velika struja će teći kroz p-n spoj, a LED će gotovo odmah otkazati.

LED diode dolaze u različitim bojama, ali boja svjetla nije uvijek određena bojom LED sočiva. Bijela, crvena, plava, narandžasta, zelena ili žuta - sočivo može biti prozirno, ali kada ga uključite, ispada da je crveno ili plavo. Plave i bijele LED diode su najskuplje. Generalno, na boju LED sjaja prvenstveno utiče sastav poluprovodnika, a kao sekundarni faktor boja sočiva.

Pronalaženje vrijednosti otpornika za LED

Otpornik je povezan serijski sa LED diodom. Funkcija otpornika je da ograniči struju, približi je nominalnoj vrijednosti LED diode, tako da LED ne pregori trenutno, i radi u normalnom nominalnom načinu rada. Uzimamo u obzir sljedeće početne podatke:

Vps - napon napajanja;

Vdf - pad napona naprijed na LED u normalnom načinu rada;

Ako - nazivna struja LED u normalnom načinu osvjetljenja.

Sada, prije pronalaženja , primjećujemo da će struja u serijskom krugu biti konstantna, ista u svakom elementu: struja If kroz LED će biti jednaka struji Ir kroz ograničavajući otpornik.

Stoga Ir = If. Ali Ir = Ur/R - prema Ohmovom zakonu. A Ur = Vps-Vdf. Dakle, R = Ur/Ir = (Vps-Vdf)/If.

Odnosno, znajući napon napajanja, pad napona na LED-u i njegovu nazivnu struju, lako možete odabrati odgovarajući ograničavajući otpornik.

Ako se pronađena vrijednost otpora ne može odabrati iz standardnog raspona vrijednosti otpornika, onda uzmite otpornik nešto veće vrijednosti, na primjer, umjesto pronađenih 460 Ohma, uzmite 470 Ohma, koje je uvijek lako pronaći. Svjetlina LED diode će se vrlo malo smanjiti.

Primjer odabira otpornika:

Recimo da postoji napajanje od 12 volti i LED koja treba 1,5 volti i 10 mA da bi normalno svijetlila. Odaberimo otpornik za gašenje. Otpornik treba da padne 12-1,5 = 10,5 volti, a struja u serijskom kolu (napajanje, otpornik, LED) treba da bude 10 mA, dakle prema Ohmovom zakonu: R = U/I = 10,5/0,010 = 1050 Ohm. Odaberite 1,1 kOhm.

Koje snage treba da bude otpornik? Ako je R = 1100 Ohma i struja je 0,01 A, tada će se, prema Joule-Lenzovom zakonu, toplinska energija Q = I*I*R = 0,11 J oslobađati na otporniku svake sekunde, što je ekvivalentno 0,11 W. Otpornik snage 0,125 W će poslužiti, čak će postojati i neka rezerva.

Serijsko povezivanje LED dioda

Ako je vaš cilj da povežete nekoliko LED dioda u jedan izvor svjetlosti, onda je najbolje spojiti serijski. Ovo je neophodno kako svaka LED lampa nema svoj otpornik kako bi se izbjegli nepotrebni gubici energije. LED diode istog tipa, iz iste serije, najpogodnije su za serijsko povezivanje.

Recimo da trebate spojiti 8 LED dioda od 1,4 volta svaki sa strujom od 0,02 A u seriji da biste se povezali na izvor napajanja od 12 volti. Očigledno, ukupna struja će biti 0,02 A, ali ukupan napon će biti 11,2 volti, tako da 0,8 volti pri 0,02 A struja mora biti raspršena u otporniku. R = U/I = 0,8/0,02 = 40 Ohm. Odabiremo otpornik od 43 oma minimalne snage.

Paralelno povezivanje LED lanaca nije najbolja opcija

Ako imate izbora, najbolje je povezati LED diode serijski, a ne paralelno. Ako povežete nekoliko LED dioda paralelno kroz jedan zajednički otpornik, tada zbog varijacija u parametrima LED dioda, svaka od njih neće biti ravnopravna s drugima, neke će svijetliti jače, prihvaćajući više struje, a neke, naprotiv, biće slabije. Kao rezultat toga, jedna od LED dioda će pregorjeti ranije zbog brze degradacije kristala. Bolje je spojiti LED diode paralelno, ako nema alternative, primijeniti vlastiti ograničavajući otpornik na svaki lanac.

LED je poluvodički uređaj s nelinearnom strujno-naponskom karakteristikom (volt-amperska karakteristika). Njegov stabilan rad, prije svega, ovisi o veličini struje koja teče kroz njega. Svako, čak i manje, preopterećenje dovodi do degradacije LED čipa i smanjenja njegovog radnog vijeka.

Da biste ograničili struju koja teče kroz LED na željenom nivou, električni krug mora biti dopunjen stabilizatorom. Najjednostavniji element koji ograničava struju je otpornik.

Bitan! Otpornik ograničava ali ne stabilizuje struju.

Izračunavanje otpornika za LED nije težak zadatak i radi se pomoću jednostavne školske formule. Ali preporučuje se da se pobliže pogledaju fizički procesi koji se dešavaju u p-n spoju LED-a.

Teorija

Matematički proračun

Ispod je dijagram strujnog kola u najjednostavnijem obliku. U njemu LED i otpornik formiraju serijski krug kroz koji teče ista struja (I). Kolo se napaja iz izvora napona EMF (U). U radnom režimu dolazi do pada napona na elementima kola: preko otpornika (UR) i preko LED (U LED). Koristeći drugo Kirchhoffovo pravilo, dobijamo sljedeću jednakost: ili njeno tumačenje

U gornjim formulama, R je otpor izračunatog otpornika (Ohm), R LED je diferencijalni otpor LED (Ohm), U je napon (V).

Vrijednost R LED se mijenja kako se mijenjaju radni uvjeti poluvodičkog uređaja. U ovom slučaju, promenljive veličine su struja i napon, čiji odnos određuje vrednost otpora. Jasno objašnjenje ovoga je strujno-naponska karakteristika LED-a. U početnom dijelu karakteristike (do približno 2 volta) dolazi do glatkog povećanja struje, zbog čega je R LED od velike važnosti. Tada se otvara pn spoj, što je popraćeno naglim porastom struje uz lagano povećanje primijenjenog napona.

Jednostavnom transformacijom prve dvije formule, možete odrediti otpor otpornika koji ograničava struju: U LED je vrijednost na pločici s natpisom za svaki pojedinačni tip LED-a.

Grafički proračun

Imajući pri ruci strujno-naponsku karakteristiku LED diode koja se proučava, možete grafički izračunati otpornik. Naravno, ova metoda nema široku praktičnu primjenu. Uostalom, znajući struju opterećenja, možete lako izračunati vrijednost napona naprijed iz grafikona. Da biste to učinili, dovoljno je povući ravnu liniju od ose ordinate (I) dok se ne siječe sa krivuljom, a zatim spustiti liniju na osu apscise (U LED). Kao rezultat, dobijeni su svi podaci za proračun otpora.

Međutim, opcija grafikona je jedinstvena i zaslužuje pažnju.

Izračunajmo otpornik za LED sa nazivnom strujom od 20 mA, koji mora biti spojen na izvor napajanja od 5 V. Da biste to učinili, povucite pravu liniju od tačke od 20 mA dok se ne ukrsti sa krivom LED-a. Zatim, kroz tačku od 5 V i tačku na grafikonu, povucite liniju sve dok se ne siječe sa ordinatnom osom i dobijete maksimalnu vrijednost struje (I max), približno jednaku 50 mA. Koristeći Ohmov zakon, izračunavamo otpor: Da bi kolo bilo sigurno i pouzdano, potrebno je spriječiti pregrijavanje otpornika. Da biste to učinili, pronađite njegovu snagu disipacije koristeći formulu:

U kojim slučajevima je moguće spojiti LED kroz otpornik?

Možete povezati LED preko otpornika ako pitanje efikasnosti kola nije najvažnije. Na primjer, korištenje LED-a kao indikatora za osvjetljavanje prekidača ili indikatora mrežnog napona u električnim uređajima. U takvim uređajima svjetlina nije važna, a potrošnja energije ne prelazi 0,1 W. Kada povezujete LED sa potrošnjom većom od 1 W, morate biti sigurni da napajanje proizvodi stabilizirani napon.

Ako ulazni napon kruga nije stabiliziran, tada će se sav šum i prenaponi prenijeti na opterećenje, ometajući rad LED-a. Upečatljiv primjer je automobilska električna mreža, u kojoj je napon na bateriji samo teoretski 12 V. U najjednostavnijem slučaju LED rasvjetu u automobilu treba raditi preko linearnog stabilizatora iz serije LM78XX. A da biste nekako povećali efikasnost kruga, morate uključiti 3 LED diode u seriji. Također, strujni krug preko otpornika je tražen u laboratorijske svrhe za testiranje novih LED modela. U ostalim slučajevima preporučuje se korištenje strujnog stabilizatora (driver). Pogotovo kada je trošak emitujuće diode uporediv sa cijenom drajvera. Dobijate gotov uređaj sa poznatim parametrima, koji samo treba pravilno spojiti.

Primjeri proračuna otpora i snage otpornika

Kako bismo pomogli početnicima da se snalaze, evo nekoliko praktičnih primjera izračunavanja otpora za LED diode.

Cree XM-L T6

U prvom slučaju ćemo izračunati otpornik potreban za povezivanje moćne LED diode na izvor napona od 5 V. Cree XM–L sa binom T6 ima sljedeće parametre: tipični U LED = 2,9 V i maksimalni U LED = 3,5 V na struja I LED =0,7 A. U proračune treba zamijeniti tipičnu vrijednost U LED, jer. najčešće odgovara stvarnosti. Izračunata vrijednost otpornika je prisutna u redu E24 i ima toleranciju od 5%. Međutim, u praksi je često potrebno rezultate zaokružiti na najbližu vrijednost iz standardne serije. Ispostavilo se da se, uzimajući u obzir zaokruživanje i toleranciju od 5%, stvarni otpor mijenja i, prateći ga, struja se mijenja u obrnutoj proporciji. Stoga, kako se ne bi prekoračila struja radnog opterećenja, potrebno je izračunati otpor zaokružiti prema gore.

Koristeći najčešće otpornike iz serije E24, nije uvijek moguće odabrati željenu vrijednost. Postoje dva načina za rješavanje ovog problema. Prvi uključuje sekvencijalno uključivanje dodatnog otpora koji ograničava struju, koji bi trebao nadoknaditi nedostajuće oma. Njegov izbor mora biti praćen mjerenjima kontrolne struje.

Druga metoda pruža veću preciznost, jer uključuje ugradnju preciznog otpornika. Ovo je element čija otpornost ne zavisi od temperature i drugih spoljnih faktora i ima odstupanje od najviše 1% (serija E96). U svakom slučaju, bolje je ostaviti stvarnu struju nešto manju od nominalne vrijednosti. To neće u velikoj mjeri utjecati na svjetlinu, ali će kristalu omogućiti nježan način rada.

Snaga koju troši otpornik će biti:

Izračunata snaga otpornika za LED mora se povećati za 20-30%.

Izračunajmo efikasnost sklopljene lampe:

Primjer sa LED SMD 5050

Po analogiji s prvim primjerom, shvatit ćemo za što je otpornik potreban. Ovdje morate uzeti u obzir dizajnerske karakteristike LED-a, koji se sastoji od tri nezavisna kristala.

Ako je LED SMD 5050 jednobojan, tada će se napon naprijed u otvorenom stanju na svakom kristalu razlikovati za najviše 0,1 V. To znači da se LED može napajati iz jednog otpornika, kombinirajući 3 anode u jednu grupu, i tri katode u drugu. Odaberimo otpornik za spajanje bijelog SMD 5050 sa sljedećim parametrima: tipična U LED = 3,3 V pri struji jednog čipa I LED = 0,02 A. Najbliža standardna vrijednost je 30 Ohma.

Za ugradnju prihvatamo ograničavajući otpornik snage 0,25 W i otpora od 30 Ohma ±5%.

SMD 5050 RGB LED ima drugačiji napon naprijed za svaku matricu. Stoga ćete morati kontrolirati crvenu, zelenu i plavu boju s tri otpornika različitih vrijednosti.

Online kalkulator

Online kalkulator za LED diode predstavljen u nastavku je zgodan dodatak koji će samostalno izvršiti sve proračune. Uz njegovu pomoć, ne morate ništa crtati ili izračunavati ručno. Sve što trebate je da unesete dva glavna parametra LED diode, naznačite njihov broj i napon izvora napajanja. Jednim klikom miša program će samostalno izračunati otpor otpornika, odabrati njegovu vrijednost iz standardnog raspona i naznačiti oznaku boje. Osim toga, program će ponuditi gotov sklopni krug.