So berechnen Sie den LED-Widerstand - Formeln mit Beispielen + Online-Rechner
LEDs unterschiedlicher Farbschattierungen haben unterschiedliche direkte Betriebsspannungen. Sie werden durch Wahl des strombegrenzenden Widerstands der LED eingestellt. Um das Beleuchtungsgerät in den Nennmodus zu bringen, müssen Sie den p-n-Übergang mit einem Arbeitsstrom versorgen. Berechnen Sie dazu den Widerstand für die LED.
LED-Spannungstabelle je nach Farbe
Die Betriebsspannungen der LEDs sind unterschiedlich. Sie hängen von den Materialien des Halbleiter-p-n-Übergangs ab und hängen von der Wellenlänge der Lichtemission ab, d. h. glühender Farbton.
Die Tabelle der Nennmoden verschiedener Farbtöne zur Berechnung des Dämpfungswiderstands ist unten angegeben.
| Leuchtfarbe | Durchlassspannung, V |
|---|---|
| Schattierungen von Weiß | 3–3,7 |
| Rot | 1,6-2,03 |
| Orange | 2,03-2,1 |
| Gelb | 2,1-2,2 |
| Grün | 2,2-3,5 |
| Blau | 2,5-3,7 |
| Violett | 2,8-4,04 |
| Infrarot | Nicht mehr als 1,9 |
| UV | 3,1-4,4 |
Das ist aus der Tabelle ersichtlich 3 Volt können Emitter aller Arten von Glühen einschalten, mit Ausnahme von Geräten mit weißer Tönung, teilweise violett und vollständig ultraviolett. Dies liegt daran, dass Sie einen Teil der Versorgungsspannung „aufwenden“ müssen, um den Strom durch den Quarz zu begrenzen.
Mit Netzteilen von 5, 9 oder 12 V können Sie einzelne Dioden oder deren Reihenketten von 3 und 5-6 Stück versorgen.
Serielle Ketten reduzieren die Zuverlässigkeit der Geräte, in denen sie verwendet werden, etwa um einen Faktor, der der Anzahl der LEDs entspricht. Und die Parallelschaltung erhöht die Zuverlässigkeit im gleichen Verhältnis: 2 Ketten - 2 Mal, 3 - 3 Mal usw.
Aber die für Lichtquellen beispiellose Betriebsdauer von 30-50 bis 130-150.000 Stunden rechtfertigt den Rückgang der Zuverlässigkeit, weil. die Lebensdauer des Geräts hängt davon ab. Sogar 30-50.000 Arbeitsstunden für 5 Stunden am Tag - 4 Stunden abends und 1 morgens jeden Tag sind 16-27 Jahre Arbeit. In dieser Zeit veralten die meisten Lampen und werden entsorgt. Daher wird die serielle Verbindung von allen Herstellern von LED-Geräten häufig verwendet.
Online-Rechner zur Berechnung von LEDs
Für die automatische Berechnung benötigen Sie folgende Daten:
- Quellen- oder Stromversorgungsspannung, V;
- Nenndurchlassspannung des Geräts, V;
- direkter Bemessungsbetriebsstrom, mA;
- die Anzahl der LEDs in einer Kette oder parallel geschaltet;
- LED-Schaltplan(s).
Die Anfangsdaten können dem Pass der Diode entnommen werden.
Nachdem Sie sie in die entsprechenden Fenster des Taschenrechners eingegeben haben, klicken Sie auf die Schaltfläche "Berechnen" und erhalten Sie den Nennwert des Widerstands und seine Leistung.
Berechnung des Werts des Widerstandsstrombegrenzers
In der Praxis werden zwei Arten der Berechnung verwendet - grafisch gemäß der Strom-Spannungs-Charakteristik einer bestimmten Diode und mathematisch - gemäß ihren Passdaten.
Auf dem Bild:
- E - eine Stromquelle mit einem Wert von E am Ausgang;
- "+" / "-" - die Polarität des LED-Anschlusses: "+" - Anode, in den Diagrammen als Dreieck dargestellt, "-" - Kathode, in den Diagrammen - ein Querstrich;
- R – Strombegrenzungswiderstand;
- ULED - direkt, es ist auch die Betriebsspannung;
- ich - Betriebsstrom durch das Gerät;
- die Spannung über dem Widerstand wird mit U bezeichnetR.
Dann hat das Berechnungsschema folgende Form:
Berechnen Sie den Widerstand, um den Strom zu begrenzen. Stromspannung U so in der Kette verteilt:
U = UR + uLED oder uR + I×RLED, in Volt,
wo RLED- Differenzialinnenwiderstand des p-n-Übergangs.
Durch mathematische Transformationen erhalten wir die Formel:
R = (U-ULED)/I, in Ohm.
der Wert ULED können aus Passwerten ausgewählt werden.
Lassen Sie uns den Wert des Strombegrenzungswiderstands für das Cree-LED-Modell Cree XM-L berechnen, das über einen T6-Bin verfügt.
Seine Passdaten: typisch nominell ULED = 2,9 V maximal ULED = 3,5 V, Betriebsstrom ichLED\u003d 0,7 A.
Zur Berechnung verwenden wir ULED = 2,9 Volt.
R = (U-ULED) / I \u003d (5-2,9) / 0,7 \u003d 3 Ohm.
Der errechnete Wert beträgt 3 Ohm. Wir wählen ein Element mit einer Genauigkeitstoleranz von ± 5 % aus. Diese Genauigkeit ist mehr als ausreichend, um den Arbeitspunkt auf 700 mA einzustellen.
Runden Sie den Widerstandswert auf. Dies reduziert den Strom, den Lichtstrom der Diode und erhöht die Betriebssicherheit mit einem sanfteren thermischen Regime des Kristalls.
Berechnen Sie die erforderliche Verlustleistung für diesen Widerstand:
P = I² × R = 0,7² × 3 = 1,47 W
Aus Gründen der Zuverlässigkeit runden wir auf den nächstgrößeren Wert auf - 2 Watt.
Serien- und Parallelschemata LEDs sind weit verbreitet und zeigen die Eigenschaften dieser Verbindungsarten an. Wenn Sie identische Elemente in Reihe schalten, wird die Quellenspannung gleichmäßig zwischen ihnen aufgeteilt. Mit unterschiedlichen Innenwiderständen - proportional zu den Widerständen. Bei Parallelschaltung ist die Spannung gleich und der Strom umgekehrt proportional zu den Innenwiderständen der Elemente.
Bei Reihenschaltung LED
Bei einer Reihenschaltung ist die erste Diode in der Kette mit der Anode mit dem „+“ der Stromquelle und mit der Kathode mit der Anode der zweiten Diode verbunden. Und so weiter bis zum letzten in der Kette, dessen Kathode mit der "-"-Quelle verbunden ist. Der Strom in einer Reihenschaltung ist in allen seinen Elementen gleich. Diese. durch jedes Lichtgerät ist es von der gleichen Größenordnung. Der Innenwiderstand des offenen, d.h. Lichtkristall aussendet, beträgt zehn oder hundert Ohm. Wenn bei einem Widerstand von 100 Ohm 15-20 mA durch den Stromkreis fließen, hat jedes Element 1,5-2 V. Die Summe der Spannungen an allen Geräten sollte kleiner sein als die der Stromquelle. Die Differenz wird normalerweise mit einem speziellen Widerstand gelöscht, der zwei Funktionen erfüllt:
- begrenzt den Nennbetriebsstrom;
- liefert die Nenndurchlassspannung an die LED.
Bei Parallelschaltung
Die Parallelschaltung kann auf zwei Arten erfolgen.
Das obere Bild zeigt, wie man es nicht erwünscht aktiviert. Bei dieser Verbindung sorgt ein Widerstand nur bei idealen Kristallen und gleicher Länge der Zuleitungen für die Gleichheit der Ströme. Aber die Variation der Parameter von Halbleitervorrichtungen während der Herstellung macht es nicht möglich, sie gleich zu machen. Und die Auswahl der gleichen - dramatisch erhöht den Preis. Der Unterschied kann 50-70% oder mehr erreichen. Nach dem Zusammenbau der Struktur erhalten Sie einen Unterschied im Glanz von mindestens 50-70%. Darüber hinaus ändert der Ausfall eines Emitters den Betrieb aller: Wenn der Stromkreis unterbrochen wird, erlischt einer, der Rest leuchtet um 33% heller und beginnt sich stärker zu erwärmen. Überhitzung trägt zu ihrer Verschlechterung bei - eine Änderung des Farbtons des Leuchtens und eine Abnahme der Helligkeit.
Bei einem Kurzschluss durch Überhitzung und Verbrennung des Quarzes kann der Strombegrenzungswiderstand ausfallen.
Mit der unteren Option können Sie den gewünschten Arbeitspunkt jeder Diode, auch mit unterschiedlicher Nennleistung, einstellen.
Für eine Spannung von 4,5 V werden drei LED-Elemente und ein strombegrenzender Widerstand in Reihe geschaltet. Die resultierenden Ketten werden parallel geschaltet. Durch jede Diode fließen 20 mA und durch alle zusammen 60 mA. Bei jedem von ihnen stellt sich heraus, dass es weniger als 1,5 V und am Strombegrenzer nicht weniger als 0,2 bis 0,5 V sind. Interessanterweise können bei Verwendung eines 4,5-V-Netzteils nur Infrarotdioden mit einer Durchlassspannung von arbeiten weniger als 1,5 V, oder Sie müssen die Versorgung auf mindestens 5 V erhöhen.
Eine direkte Parallelschaltung von LED-Elementen (oberer Teil der Schaltung) wird aufgrund der Parameterstreuung von 30-50% oder mehr nicht empfohlen.Verwenden Sie eine Schaltung mit Einzelwiderständen für jede Diode (unterer Teil) und schalten Sie bereits Dioden-Widerstandspaare parallel.
Wenn eine LED
Widerstand für einzelne LED es wird nur bei ihren Leistungen bis zu 50-100 mW verwendet. Bei hohen Leistungswerten nimmt der Wirkungsgrad des Leistungskreises deutlich ab.
Wenn die Vorwärtsarbeitsspannung der Diode deutlich kleiner als die Versorgungsspannung ist, führt die Verwendung eines Begrenzungswiderstands zu großen Verlusten. Leistung von hoher Qualität und Stabilität, mit sorgfältig gefilterter Welligkeit, bereitgestellt durch 3-5 Schutzarten des Netzteils wird nicht in Licht umgewandelt, sondern einfach passiv in Form von Wärme abgeführt.
Bei hohen Kräften gehen sie Treiber – Stromstabilisatoren mit Nennwert.
Verwenden eines Strombegrenzungswiderstands zum Einstellen des Betriebs LED-Eigenschaften ist ein einfacher und zuverlässiger Weg, um einen optimalen Betrieb zu gewährleisten.
Videobeispiele für die einfachste Widerstandsberechnung.
Bei einer Diodenleistung von mehr als hundert Milliwatt müssen jedoch autonome oder eingebaute Quellen zur Stromstabilisierung oder Treiber verwendet werden.
