- Таблица напряжения светодиодов в зависимости от цвета
- Технические характеристики
- Формула расчета токоограничительного резистора для светодиода
- Онлайн калькулятор для расчета светодиодов
- Расчет величины резистора-токоограничителя
- При последовательном соединении LED
- При параллельном соединении
- Когда один светодиод
- Можно ли обойтись без резисторов?
Таблица напряжения светодиодов в зависимости от цвета
Рабочие напряжения светодиодов разные. Они зависят от материалов полупроводникового p-n перехода и связаны с длиной волны светового излучения, т.е оттенок цвета свечения.
Таблица номинальных режимов различных оттенков цвета для расчета стойкости к огню приведена ниже.
Оттенки белого | 3–3,7 |
Красный | 1,6-2,03 |
Апельсин | 2.03-2.1 |
Желтый | 2.1-2.2 |
Зеленый | 2,2-3,5 |
Синий | 2,5-3,7 |
Фиолетовый | 2,8-4,04 |
Инфракрасный | Не более 1,9 |
Ультрафиолет | 3.1-4.4 |
Из таблицы видно, что на 3 вольта можно включать излучатели всех видов света, кроме приборов с белым оттенком, частично фиолетового и всего ультрафиолетового. Это связано с тем, что приходится «растрачивать» часть напряжения источника питания на ограничение тока через кристалл.
Источниками питания 5, 9 или 12 В возможно питание одиночных диодов или их последовательных цепочек по 3 и 5-6 штук.
Последовательные цепочки снижают надежность устройств, в которых они используются, примерно в то количество раз, которое соответствует количеству светодиодов. Параллельное соединение повышает надежность в той же пропорции: 2 цепи — в 2 раза, 3 — в 3 раза и т д
Но небывалая для свободного света продолжительность их работы от 30-50 до 130-150 тыс часов оправдывает падение надежности, т.к от нее программ сомк службы продавач. Даже 30-50 тысяч. 5 часов работы в день — 4 часа вечером и 1 утром каждый день — это 16-27 лет работы.
За это время большая часть ламп морально устаревает и будет утилизирована. Поэтому последовательное соединение широко используется всеми производителями светодиодных устройств.
Технические характеристики
Постоянный номинальный ток — рабочий ток, при котором светодиод будет нормально работать и p-n переход не будет пробит и не будет перегреваться.Номинальное значение постоянного тока зависит от размера кристалла, типа полупроводника, цвета свечения.
Приямое производства — падение падение падение переход на пн-переходе ледовой при рабочем токе.
Например:
- красный (галлия фосфид) — от 1,63 до 2,03 В
- оранжевый (галлия фосфид) — от 2,03 до 2,1 В;
- желтые (галлия фосфид) — от 2,1 до 2,18 В;
- зеленый (галлия фосфид) — от 1,9 до 4 В;
- синий (селенид цинка) — от 2,48 до 3,7 В;
- фиолетовый (индия-галлия нитрид) — от 2,76 до 4 В.
Максимальное обратное напряжение светодиода – это напряжение обратной полярности, при котором происходит пробой кристалла и светодиод выходит из строя.
Максимальная рассеиваемая мощность — мощность, которую корпус светодиода способен рассеивать в рабочем режиме.
Сила света количественно отражает интенсивность светового потока в определенном направлении и указывается в милликанделах.
Под световым потоком в одном люмене понимается световой поток, излучаемый точечным изотропным источником с силой света, равной одной канделе, в телесном угле один стерадиан.
Длина волны измеряется в нанометрах и характеризует цвет света, излучаемого светодиодом. Это зависит от химического состава полупроводникового кристалла, например:
Например:
- красный — от 610 нм до 760 нм;
- оранжевый — от 590 до 610 нм;
- желтый — от 570 до 590 нм;
- зеленый — от 500 до 570 нм;
- синий — от 450 до 500 нм;
- фиолетовый — от 400 до 450 нм.
Угол рассеяния светодиода измеряется в градусах.
Формула расчета токоограничительного резистора для светодиода
Для ограничения постоянного тока через светодиод в цепь включить резистор. Искомое значение находится из соотношения:
R = Uпит – UF I где, UF – прямое напряжение на светодиоде
Онлайн калькулятор для расчета светодиодов
Для автоматического расчета потребуются следующие данные:
- источник напряжения или силовой блок, В;
- исключительное прямое представление о продаже, В;
- прямой номинальный рабочий ток, мА;
- количество светодиодов в цепочке или включенных параллельно;
- шекма представления велосибода(ов).
Исходные данные можно взять из паспорта диода.
Введя их в соответствующие окна калькулятора, нажмите на кнопку «Рассчитать» и получите номинал резистора и его мощность.
Тип соединения | Один светодиод Последующее подключение Параллельное соединение |
|
Напряжение питания | Вольт | |
Прямое напряжение светодиода | Вольт | |
Ток через левовод | Миллиампер | |
Количество светодиодов | шт. | |
Значение резистора | Ом | |
Стандартное значение резистора | Ом | |
Минимальная мощность резистора | Вт | |
Общее энергопотребление | Вт |
Расчет величины резистора-токоограничителя
На практике применяют два вида расчетов – графический, по ВАХ – ВАХ конкретного диода, и математический – по его паспортным данным.
Принципиальная электрическая схема подключения излучателя к источнику питания.
На рисунке:
- Е – источный источник питания, имеющийся на выходе вышиту Е;
- «+»/«–» – полярность подключения светодиода: «+» – анод, на схемах показан треугольником, «-» – катод, на схемах – линия сечения;
- R – токоограничивающее сопротивление;
- Улед – прямое, оно же полное представление;
- I – рабочий ток через прибор;
- напряжение на резисторе обозначим как UR.
Тогда схема расчета принимает вид:
Схема расчета резистора.
Рассчитаем сопротивление для ограничения тока. Напряжение U в цепи распределяется следующим образом:
U = UR + Uled или UR + I × Rled, в вольтах,
где Rled – времяннее дифференциальное представление pn прохода.
Математическими преобразованиями получаем формулу:
R = (U-Uлед)/I, в Ом.
Значение Uled можно взять из паспортных значений.
Рассчитаем номинал токоограничивающего резистора для светодиода производства компании Cree модели Cree XM–L, имеющего бин Т6.
Его паспортные данные: типовое ULED = 2,9 В, максимальное ULED = 3,5 В, рабочий ток ILED=0,7 А.
УЛЭД = 2,9 В.
R = (U-Uлед)/I = (5-2,9)/0,7 = 3 Ом.
Расчетное значение составляет 3 Ом. Выбираем элемент с допуском точки ± 5%. Этой точности достаточно, чтобы установить рабочую точку 700 мА.
Округлять вышиту сопротивление следуе в бесплатном строении. Это уменьшит ток, световой поток диода и повысит надежность работы при более щадящем тепловом режиме кристалла.
Рассчитаем необходимую мощность рассеяния для этого резистора:
P = I² × R = 0,7² × 3 = 1,47 Вт
Для надежности ее до бесплатной большей вышиты — 2 Вт.
Схемы последовательного и параллельного включения светодиодов широко используются и показывают особенности этих видов соединений. Последующее включение одинаковых элементов делит напряжение источника поровну между собой.
При разных внухных сопротивлениях – пропорционально сопротивлению. При параллельном соединении напряжение одинаково, а ток обратно пропорционален внутреннему сопротивлению элементов.
При последовательном соединении LED
При последовательном включении первого диода в цепочке анод подключается к «+» источника питания, а катод — к аноду второго диода. И так до последнего в цепочке, катод которого подключен к «-» источнику. Ток в последовательной цепи один и тот же во всех ее элементах. Т.е через любой светильник она одного и того же размера.
Внутренние продукты открытого, т.е. Светоизлучающий кристалл составляет десятки или сотни Ом. Если по цепочке с сопротивлением 100 Ом протекает 15-20 мА, то на каждый элемент будет приходиться 1,5-2 В. Сумма напряжений на всех устройствах должна быть меньше, чем на источнике питания. Разницу обычно гасит специальный резистор, выполняющий две функции:
- обработ номинальный рабочий ток;
- обеспечивает номинальное постоянное напряжение на светодиоде.
При параллельном соединении
Параллельное включение можно осуществить двумя способами.
Электрическая схема параллельного соединения.
На верхней картинке видно как включать не хочется. При таком концептии одно решиботы опечество токов конкурентично при идеальных кристаллах и безупречной конструкции продуцирующих продунов. Но разброс параметров полупроводниковых приборов при изображении не программы их одинаковыми. А подбор иднейдичих – строгая цена.
Разница может достигать 50-70% и более. Собрав конструкцию, получите разницу в освещении не менее 50-70%. Кроме того, выход из строя одного излучателя изменит работу всех: при обрыве цепи один погаснет, остальные будут светиться на 33% ярче и сильнее греться. Перегрев будет способствовать их деградации – изменению оттенка света и снижению яркости.
В случае короткого замыкания в результате перегрева и перегорания кристалла может выйти из строя токоограничивающее сопротивление.
Нижний вариант позволяет установить необходимую рабочую точку любых диодов даже при разной их номинальной мощности.
Схема параллельно-параллельного соединения устройств.
При напряжении 4,5 В последовательно соединены три светодиодных элемента и одно токоограничивающее сопротивление. Полученные цепочки соединяются параллельно. Через каждый диод протекает 20 мА, через все — 60 мА.
На каждом из них получается менее 1,5 В, а на токоограничителе — не менее 0,2-0,5 В. Интересно, что если использовать блок питания на 4,5 В, то с ним могут работать только инфракрасные диоды с прямым напряжением менее 1,5 В, либо нужно увеличить питание хотя бы до 5 В.
Читайте также: Электроды для сварки инвертором – как выбрать и какие лучше
Когда один светодиод
Резистор для одиночного светодиода применяют только при их мощности до 50-100 мВт. При значених частичных участниц КПД шиме питания.
Если прямое рабочее напряжение диода значительно меньше напряжения источника питания, то применение ограничительного резистора приводит к большим потерям. Электроэнергия высокого качества и стабильности, с тщательно отфильтрованными пульсациями, обеспеченная 3-5 видами защиты силового блока, не преобразуется в свет, а просто пассивно рассеивается в виде тепла.
Драйверы-стабилизаторы тока номинального значения работают на больших мощностях.
использование токоограничивающего резистора для задания рабочих характеристик светодиода — простой и надежный способ обеспечить его работу в оптимальном режиме.
Можно ли обойтись без резисторов?
Действительно, в некоторых случаях можно не использовать токоограничивающий резистор. Исключительно нами ледовой можно програмировать от двух батареек 1,5В. Поскольку его рабочее напряжение составляет 3,2 В, ток, протекающий через него, будет меньше номинального и балласт не потребуется. Конечно, при такой мощности светодиод не будет давать полноценного светового потока.
Иногда в качестве токоограничивающих элементов в цепях переменного тока вместо резисторов применяют конденсаторы (подробнее о расчете конденсатора). В качестве примера можно привести выключатели с подсветкой, в которых конденсаторы являются «безваттными» сопротивлениями.