วิธีคำนวณตัวต้านทาน LED - สูตรพร้อมตัวอย่าง + เครื่องคิดเลขออนไลน์

ไฟ LED ที่มีเฉดสีต่างกันมีแรงดันไฟฟ้าทำงานโดยตรงต่างกัน กำหนดโดยการเลือกความต้านทานกระแสไฟที่จำกัดของ LED ในการนำอุปกรณ์ให้แสงสว่างเข้าสู่โหมดปกติ คุณจะต้องจ่ายไฟให้กับทางแยก p-n ด้วยกระแสไฟที่ใช้งานได้ เมื่อต้องการทำสิ่งนี้ ให้คำนวณตัวต้านทานสำหรับ LED

ตารางแรงดันไฟฟ้า LED ขึ้นอยู่กับสี

แรงดันไฟฟ้าในการทำงานของ LED นั้นแตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับวัสดุของจุดเชื่อมต่อ p-n ของเซมิคอนดักเตอร์และเกี่ยวข้องกับความยาวคลื่นของการปล่อยแสงเช่น เฉดสีเรืองแสง

ตารางโหมดระบุของเฉดสีต่างๆ สำหรับการคำนวณความต้านทานการหน่วงแสดงไว้ด้านล่าง

ดูได้จากตารางว่า 3 โวลต์สามารถเปิดอีซีแอลได้ทุกประเภทยกเว้นอุปกรณ์ที่มีโทนสีขาว สีม่วงบางส่วน และรังสีอัลตราไวโอเลตทั้งหมด เนื่องจากคุณจำเป็นต้อง "จ่าย" แรงดันไฟฟ้าบางส่วนในการจำกัดกระแสผ่านคริสตัล

ด้วยแหล่งจ่ายไฟขนาด 5, 9 หรือ 12 V คุณสามารถจ่ายไฟให้กับไดโอดเดี่ยวหรือสายอนุกรมของ 3 และ 5-6 ชิ้น

ห่วงโซ่อนุกรมลดความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์ที่ใช้ประมาณหนึ่งปัจจัยที่สอดคล้องกับจำนวน LED และการเชื่อมต่อแบบขนานเพิ่มความน่าเชื่อถือในสัดส่วนเดียวกัน: 2 โซ่ - 2 ครั้ง, 3 - 3 ครั้งเป็นต้น

แต่ระยะเวลาของการทำงานซึ่งไม่เคยมีมาก่อนสำหรับแหล่งกำเนิดแสงตั้งแต่ 30-50 ถึง 130-150,000 ชั่วโมงทำให้ความน่าเชื่อถือลดลงเพราะ อายุการใช้งานของอุปกรณ์ขึ้นอยู่กับมัน แม้แต่ 30-50,000 ชั่วโมงทำงาน 5 ชั่วโมงต่อวัน - 4 ชั่วโมงในตอนเย็นและ 1 ในตอนเช้าทุกวันคือ 16-27 ปีของการทำงาน. ในช่วงเวลานี้ หลอดไฟส่วนใหญ่จะล้าสมัยและจะถูกกำจัดทิ้ง ดังนั้นการเชื่อมต่อแบบอนุกรมจึงถูกใช้อย่างกว้างขวางโดยผู้ผลิตอุปกรณ์ LED ทุกราย

เครื่องคิดเลขออนไลน์สำหรับคำนวณ LEDs

สำหรับการคำนวณอัตโนมัติ คุณจะต้องมีข้อมูลต่อไปนี้:

• แหล่งจ่ายหรือแรงดันไฟ, V;
• จัดอันดับแรงดันไปข้างหน้าของอุปกรณ์ V;
• กระแสไฟทำงานที่ได้รับการจัดอันดับโดยตรง mA;
• จำนวนไฟ LED ในห่วงโซ่หรือเชื่อมต่อแบบขนาน
• แผนภาพการเดินสายไฟ LED(ส).

ข้อมูลเริ่มต้นสามารถนำมาจากหนังสือเดินทางของไดโอด

หลังจากป้อนลงในหน้าต่างที่เกี่ยวข้องของเครื่องคิดเลขแล้วให้คลิกที่ปุ่ม "คำนวณ" และรับค่าเล็กน้อยของตัวต้านทานและกำลังของมัน

การคำนวณค่าของลิมิตเตอร์กระแสต้านทาน

ในทางปฏิบัติ ใช้การคำนวณสองประเภท - แบบกราฟิก ตามลักษณะแรงดันไฟปัจจุบันของไดโอดเฉพาะ และทางคณิตศาสตร์ - ตามข้อมูลในหนังสือเดินทาง

แผนผังของการเชื่อมต่ออีซีแอลกับแหล่งพลังงาน

ในภาพ:

• อี - แหล่งพลังงานที่มีค่า E ที่เอาต์พุต
• "+" / "-" - ขั้วของการเชื่อมต่อ LED: "+" - ขั้วบวกที่แสดงเป็นรูปสามเหลี่ยมบนไดอะแกรม "-" - แคโทดบนไดอะแกรม - เส้นประตามขวาง;
• R – ความต้านทานจำกัดกระแส;
• ยู_นำ - โดยตรง ยังเป็นแรงดันใช้งาน;
• ฉัน - กระแสไฟทำงานผ่านอุปกรณ์
• แรงดันไฟฟ้าข้ามตัวต้านทานจะแสดงเป็นU_R.

จากนั้นรูปแบบการคำนวณจะอยู่ในรูปแบบ:

แบบแผนสำหรับการคำนวณตัวต้านทาน

คำนวณความต้านทานเพื่อจำกัดกระแส แรงดันไฟฟ้า ยู กระจายในห่วงโซ่เช่นนี้:

ยู = ยู_R + คุณ_นำ หรือ U_R + ฉัน×R_นำในหน่วยโวลต์

ที่ไหน R_นำ- ความต้านทานความแตกต่างภายในของทางแยก p-n

โดยการแปลงทางคณิตศาสตร์ เราได้สูตร:

R = (U-U_นำ)/I ในโอห์ม.

มูลค่า ยู_นำ สามารถเลือกได้จากค่าหนังสือเดินทาง

มาคำนวณค่าตัวต้านทานจำกัดกระแสสำหรับ Cree LED รุ่น Cree XM–L ซึ่งมีถัง T6

ข้อมูลหนังสือเดินทางของเขา: ชื่อทั่วไป ยู_นำ = 2.9 V สูงสุด ยู_นำ = 3.5 V, กระแสไฟทำงาน ฉัน_นำ\u003d 0.7 ก.

สำหรับการคำนวณเราใช้ ยู_นำ = 2.9 โวลต์

R = (U-U_นำ) / I \u003d (5-2.9) / 0.7 \u003d 3 โอห์ม

ค่าที่คำนวณได้คือ 3 โอห์ม เราเลือกองค์ประกอบที่มีความทนทานต่อความแม่นยำ ± 5% ความแม่นยำนี้มากเกินพอที่จะกำหนดจุดทำงานที่ 700 mA

ปัดเศษค่าความต้านทาน สิ่งนี้จะลดกระแส ฟลักซ์การส่องสว่างของไดโอด และเพิ่มความน่าเชื่อถือของการทำงานด้วยระบบการระบายความร้อนของคริสตัลที่อ่อนโยนยิ่งขึ้น

คำนวณการกระจายพลังงานที่ต้องการสำหรับตัวต้านทานนี้:

P = I² × R = 0.7² × 3 = 1.47 W

เพื่อความน่าเชื่อถือ เราปัดเศษขึ้นให้ได้ค่าที่ใกล้เคียงที่สุด - 2 วัตต์

ซีรี่ส์และแบบแผนคู่ขนาน ไฟ LED ใช้กันอย่างแพร่หลายและแสดงคุณสมบัติของการเชื่อมต่อประเภทนี้ การเชื่อมต่อองค์ประกอบที่เหมือนกันในอนุกรมจะแบ่งแรงดันแหล่งจ่ายระหว่างกัน มีความต้านทานภายในต่างกัน - ตามสัดส่วนของความต้านทาน เมื่อเชื่อมต่อแบบขนาน แรงดันไฟฟ้าจะเท่ากัน และกระแสจะแปรผกผันกับความต้านทานภายในขององค์ประกอบ

เมื่อต่อเป็นอนุกรม LED

เมื่อเชื่อมต่อแบบอนุกรม ไดโอดตัวแรกในสายโซ่จะเชื่อมต่อด้วยขั้วบวกกับ "+" ของแหล่งพลังงาน และโดยขั้วลบกับขั้วบวกของไดโอดตัวที่สอง ต่อไปเรื่อยๆ จนถึงเส้นสุดท้ายในสายโซ่ แคโทดที่เชื่อมต่อกับแหล่งกำเนิด "-" กระแสในวงจรอนุกรมจะเท่ากันในทุกองค์ประกอบ เหล่านั้น. ผ่านอุปกรณ์แสงใด ๆ ก็มีขนาดเท่ากัน ความต้านทานภายในของการเปิดคือ ผลึกแสงที่เปล่งแสงมีค่าเป็นสิบหรือหลายร้อยโอห์ม ถ้า 15-20 mA ไหลผ่านวงจรที่ความต้านทาน 100 โอห์ม แต่ละองค์ประกอบจะมี 1.5-2 V ผลรวมของแรงดันไฟฟ้าบนอุปกรณ์ทั้งหมดควรน้อยกว่าของแหล่งพลังงาน ความแตกต่างมักจะดับด้วยตัวต้านทานพิเศษที่ทำหน้าที่สองอย่าง:

• จำกัด กระแสไฟที่ใช้งานที่ได้รับการจัดอันดับ;
• ให้แรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้าที่กำหนดให้กับ LED

อ่านยัง

การต่อไฟ LED เข้ากับไฟ 12 โวลต์

 

เมื่อเชื่อมต่อแบบขนาน

การเชื่อมต่อแบบขนานสามารถทำได้สองวิธี

วงจรไฟฟ้าของการเชื่อมต่อแบบขนาน

รูปภาพด้านบนแสดงวิธีเปิดใช้งานไม่เป็นที่ต้องการ ด้วยการเชื่อมต่อนี้ ความต้านทานหนึ่งเส้นจะรับประกันความเท่าเทียมกันของกระแสเฉพาะกับผลึกในอุดมคติและความยาวเท่ากันของสายตะกั่วเท่านั้น แต่ความผันแปรในพารามิเตอร์ของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ระหว่างการผลิตไม่สามารถทำให้ค่าเหล่านี้เหมือนกันได้ และการเลือกแบบเดียวกัน - เพิ่มราคาอย่างมาก ความแตกต่างสามารถเข้าถึงได้ 50-70% หรือมากกว่า. เมื่อประกอบโครงสร้างแล้ว จะมีความโกลว์แตกต่างกันอย่างน้อย 50-70% นอกจากนี้ ความล้มเหลวของอีซีแอลตัวเดียวจะเปลี่ยนการทำงานทั้งหมด: หากวงจรชำรุด วงจรหนึ่งจะดับ ส่วนที่เหลือจะส่องสว่างขึ้น 33% และจะเริ่มร้อนขึ้นมากขึ้น ความร้อนสูงเกินไปจะส่งผลต่อการเสื่อมสภาพ - การเปลี่ยนแปลงในเงาของแสงและความสว่างที่ลดลง

ในกรณีที่เกิดไฟฟ้าลัดวงจรเนื่องจากความร้อนสูงเกินไปและการเผาไหม้ของผลึก ความต้านทานที่จำกัดกระแสอาจล้มเหลว

ตัวเลือกด้านล่างช่วยให้คุณกำหนดจุดทำงานที่ต้องการของไดโอดใดๆ ก็ตาม แม้จะมีกำลังไฟพิกัดต่างกันก็ตาม

แผนผังการเชื่อมต่ออุปกรณ์แบบขนานแบบอนุกรม

สำหรับแรงดันไฟฟ้า 4.5 V องค์ประกอบ LED สามชิ้นและความต้านทานการจำกัดกระแสหนึ่งชุดจะเชื่อมต่อแบบอนุกรม โซ่ที่เกิดนั้นเชื่อมต่อแบบขนาน 20 mA ไหลผ่านแต่ละไดโอด และ 60 mA ไหลผ่านทั้งหมดเข้าด้วยกัน ในแต่ละอันปรากฎว่าน้อยกว่า 1.5 V และตัว จำกัด ปัจจุบัน - ไม่น้อยกว่า 0.2-0.5 V. ที่น่าสนใจถ้าคุณใช้แหล่งจ่ายไฟ 4.5 V เฉพาะไดโอดอินฟราเรดเท่านั้นที่สามารถทำงานกับแรงดันไปข้างหน้าได้ น้อยกว่า 1.5 V หรือคุณต้องเพิ่มแหล่งจ่ายเป็นอย่างน้อย 5 V

ไม่แนะนำให้เชื่อมต่อองค์ประกอบ LED แบบขนานโดยตรง (ส่วนบนของวงจร) เนื่องจากพารามิเตอร์กระจาย 30-50% ขึ้นไปใช้วงจรที่มีความต้านทานแต่ละตัวสำหรับไดโอดแต่ละตัว (ส่วนล่าง) และเชื่อมต่อตัวต้านทานไดโอดคู่ขนานกันอยู่แล้ว

เมื่อหนึ่ง LED

ตัวต้านทานสำหรับ LED เดี่ยว ใช้เฉพาะที่กำลังสูงสุด 50-100 mW. ที่ค่ากำลังสูง ประสิทธิภาพของวงจรกำลังลดลงอย่างเห็นได้ชัด

หากแรงดันไฟทำงานไปข้างหน้าของไดโอดนั้นน้อยกว่าแรงดันไฟของแหล่งจ่ายไฟอย่างมาก การใช้ตัวต้านทานแบบจำกัดจะทำให้สูญเสียจำนวนมาก พลังคุณภาพและความเสถียรสูงพร้อมระลอกคลื่นที่กรองอย่างระมัดระวังโดยการป้องกัน 3-5 ประเภทของแหล่งจ่ายไฟจะไม่ถูกแปลงเป็นแสง แต่เพียงกระจายไปอย่างอดทนในรูปของความร้อน

ที่อำนาจสูงพวกเขาไป ไดรเวอร์ – ความคงตัวปัจจุบันของค่าเล็กน้อย

การใช้ตัวต้านทานจำกัดกระแสเพื่อตั้งค่าการทำงาน ลักษณะ LED เป็นวิธีที่ง่ายและเชื่อถือได้เพื่อให้แน่ใจว่ามีการทำงานที่เหมาะสมที่สุด

วิดีโอตัวอย่างการคำนวณความต้านทานที่ง่ายที่สุด

แต่ด้วยพลังไดโอดที่มากกว่าร้อยมิลลิวัตต์ จำเป็นต้องใช้แหล่งกำเนิดความเสถียรหรือไดรเวอร์ในตัวหรือในตัว