Hoe bereken je de weerstand voor LEDs - formules met voorbeelden + online calculator

LED's van verschillende kleurschakeringen hebben verschillende directe bedrijfsspanningen. Deze worden bepaald door de keuze van de stroombegrenzingsweerstand van de LED. Om het lichttoestel op nominaal bedrijf te brengen, moet de p-n-junctie met bedrijfsstroom worden bekrachtigd. Dit wordt gedaan door de weerstand voor de LED te berekenen.

Tabel van LED-spanningen afhankelijk van de kleur

De bedrijfsspanningen van de LED's zijn verschillend. Zij zijn afhankelijk van de materialen van de halfgeleider-p-n-overgang en houden verband met de golflengte van de lichtemissie, d.w.z. de tint van de lichtkleur.

Een tabel met de nominale spanningen van de verschillende kleuren voor het berekenen van de dempingsweerstand is hieronder weergegeven.

Uit de tabel kan worden opgemaakt dat 3 volt kan worden gebruikt om emitters van alle soorten luminescentie van stroom te voorzienbehalve voor apparaten met een witte tint, gedeeltelijk violet en geheel ultraviolet. Dit is te wijten aan het feit dat een deel van de voedingsspanning moet worden "verbruikt" om de stroom door het kristal te beperken.

Met 5, 9 of 12 V voedingen kunnen enkele diodes of ketens van 3 en 5 tot 6 diodes in serie worden gevoed.

De serieschakelingen verminderen de betrouwbaarheid van de apparaten waarin zij worden gebruikt met ongeveer een factor van het aantal LED's. Parallelle aansluiting verhoogt de betrouwbaarheid in dezelfde verhouding: 2 ketens met een factor 2, 3 met een factor 3, enz.

Ongekend voor lichtbronnen, 30-50 tot 130-150 duizend uur rechtvaardigen echter de daling van de betrouwbaarheid, aangezien de levensduur van het toestel ervan afhangt. Zelfs 30-50 duizend uren van gebruik bij 5 uur per dag - 4 uur 's avonds en 1 uur 's morgens elke dag - dat is 16 tot 27 jaar werking. Gedurende deze periode zullen de meeste armaturen verouderd raken en worden gesloopt. Daarom wordt serieschakeling veel gebruikt door alle fabrikanten van LED-apparatuur.

Online LED-berekeningscalculator

De volgende gegevens zijn nodig voor de automatische berekening:

• bron- of voedingsspanning, V;
• nominale gelijkspanning van het toestel, V;
• Directe nominale bedrijfsstroom, mA;
• Aantal leds in een keten of parallel geschakeld;
• LED bedradingsschemacircuit(s).

De ruwe gegevens kunnen uit het gegevensblad van de diode worden gehaald.

Na het invoeren in de daarvoor bestemde vensters van de rekenmachine, druk op "Berekenen" en u krijgt de nominale waarde van de weerstand en zijn vermogen.

Berekening van de stroombegrenzende weerstand

In de praktijk worden twee soorten berekeningen gebruikt - grafische - op basis van de volt-ampere karakteristiek van een diode en wiskundige - op basis van de nominale gegevens.

Schema voor het aansluiten van de zender op de stroomvoorziening.

Fig:

• Е - voedingsbron, die E waarde aan de uitgang heeft;
• "+"/"-" - de polariteit van de LED-aansluiting: "+" - anode, aangegeven met een driehoek op de schema's, "-" - kathode, aangegeven met een dwarsstreepje op de schema's;
• R - stroombegrenzende weerstand;
• U_led - direct, ook bedrijfsspanning;
• I - bedrijfsstroom door het apparaat;
• geven we de spanning over de weerstand aan als U_R.

Dan zal het circuit voor de berekening er zo uitzien:

Schematisch diagram voor het berekenen van de weerstand.

Bereken de stroombegrenzende weerstand. De spanning U in het circuit worden als volgt verdeeld:

U = U_R + U_led of U_R + I × R_ledin volt,

waarbij R_led- is de interne differentiële weerstand van de p-n-overgang.

Door wiskundige omrekening krijgen we de formule:

R = (U-U_led)/I, in Ohm.

Waarde U_{U leidde} kan worden gekozen uit de waarden van het gegevensblad.

Laten we de waarde van de stroombegrenzende weerstand berekenen voor Cree LED model Cree XM-L met bin T6.

De specificaties: Typisch nominaal U_LED = 2,9 V, max. U_LED = 3,5 V, bedrijfsstroom I_LED=0,7 А.

Voor de berekening gebruiken wij U_LED = 2,9 В.

R = (U-U_led)/I = (5-2.9)/0.7 = 3 Ohm.

De berekende waarde is 3 Ohm. Kies een element met een nauwkeurigheidstolerantie van ± 5 %. Deze nauwkeurigheid is meer dan voldoende om het werkpunt op 700 mA te stellen.

Rond de waarde van de weerstand naar boven af. Dit zal de stroom en de lichtstroom van de diode verminderen en de betrouwbaarheid van de werking verhogen door een zachtere thermische modus van het kristal.

Bereken de benodigde vermogensdissipatie voor deze weerstand:

P = I² × R = 0,7² × 3 = 1,47 W

Voor de zekerheid afgerond naar de dichtstbijzijnde hogere waarde, 2 W.

Serieschakeling en parallelschakeling LED's worden veel gebruikt en illustreren de kenmerken van deze verbindingen. Door dezelfde elementen in serie te schakelen, wordt de bronspanning gelijkelijk over hen verdeeld. Bij verschillende inwendige weerstanden is deze evenredig met de weerstanden. Bij parallelschakeling is de spanning gelijk en is de stroom omgekeerd evenredig met de inwendige weerstanden van de elementen.

Met LED's in serieschakeling

In een serieschakeling is de anode van de eerste diode in de keten verbonden met de "+"-spanningsbron en de kathode met de anode van de tweede diode. En zo verder tot de laatste diode in de keten, waarvan de kathode is verbonden met de "-" van de voeding. De stroom in een serieschakeling is gelijk in alle elementen ervan. Dat wil zeggen, het is van dezelfde grootte door elk lichtapparaat. De inwendige weerstand van een open, d.w.z. van het lichtemitterende kristal tientallen of honderden ohm bedraagt. Als er 15-20 mA door de stroomkring stroomt bij een weerstand van 100 ohm, zal er 1,5-2 V op elk element staan. De som van de spanningen over alle apparaten moet lager zijn dan die van de voeding. Het verschil wordt gewoonlijk gedempt met een speciale weerstand, die twee functies heeft:

• Begrenst de nominale bedrijfsstroom;
• Geeft de nominale voorwaartse spanning aan de LED.

Lees ook

Aansluiten van een LED op 12 volt

 

In parallelle aansluiting

Parallelle aansluiting kan op twee manieren gebeuren.

Het bedradingsschema van de parallelle aansluiting.

Op de bovenste foto is te zien dat de verbinding niet wenselijk is. Bij deze aansluiting zal dezelfde weerstand alleen zorgen voor de gelijkheid van de stromen wanneer de kristallen perfect zijn en de lengte van de voedingsgeleiders gelijk is. Maar de spreiding van parameters van halfgeleiderelementen tijdens de fabricage maakt het niet mogelijk ze identiek te maken. En als je dezelfde kiest, stijgt de prijs dramatisch. Het verschil kan oplopen tot 50-70% of meer. Als u het ontwerp in elkaar zet, krijgt u ten minste 50-70% verschil in luminescentie. Bovendien zal het uitvallen van één radiator de werking van alle radiatoren veranderen: als de stroomkring onderbroken is, zal er één uitgaan, de andere zullen 33% feller gaan schijnen en heter worden. Oververhitting zal bijdragen tot hun degradatie - een verandering in de gloedkleur en een vermindering van de helderheid.

In geval van kortsluiting door oververhitting en verbranding van het kristal, kan de stroombegrenzingsweerstand defect raken.

De lagere variant maakt het mogelijk het juiste werkpunt van elke diode in te stellen, zelfs als ze verschillende vermogens hebben.

Circuit van serie-parallel schakeling van apparaten.

Drie LED-elementen en een stroombegrenzende weerstand zijn in serie geschakeld bij 4,5 V. De resulterende ketens worden parallel geschakeld. Elke diode draagt 20 mA en alle samen 60 mA. Bij elk van hen krijg je minder dan 1,5V, en bij de stroombegrenzer krijg je minstens 0,2-0,5V. Interessant is dat, als u een voeding van 4,5 V gebruikt, alleen infrarooddiodes met een gelijkspanning van minder dan 1,5 V ermee kunnen werken, of dat u de voeding moet verhogen tot ten minste 5 V.

Directe parallelschakeling van LED-elementen (bovenste deel van de schakeling) wordt niet aanbevolen wegens variatie van de parameters met 30-50% en meer. Gebruik een schema met afzonderlijke weerstanden voor elke diode (onderste deel) en sluit diode-weerstandsparen parallel aan.

Wanneer een enkele LED

Weerstand voor een enkele LED wordt alleen gebruikt voor vermogens tot 50-100 mW. Bij hogere vermogens neemt het rendement van de stroomkring merkbaar af.

Indien de directe bedrijfsspanning van de diode veel lager is dan de voedingsspanning, leidt het gebruik van een begrenzingsweerstand tot hoge verliezen. Elektriciteit van hoge kwaliteit en stabiliteit, met zorgvuldig gefilterde rimpel, geleverd door 3-5 soorten stroomtoevoerbeveiliging, wordt niet omgezet in licht, maar gewoon passief afgevoerd als warmte.

Voor hoge vermogens worden de volgende drivers gebruikt chauffeurs - Stroombegrenzers met nominale stroomsterkte.

Met behulp van een stroombegrenzende weerstand om de bedrijfs LED - is een eenvoudige en betrouwbare manier om een optimale werking van de LED te garanderen.

Video voorbeelden van een eenvoudige weerstandsberekening.

Maar bij diodevermogens van meer dan honderden milliwatt moet u gebruik maken van autonome of ingebouwde stroomstabilisatiebronnen of drivers.