Mebelhoff.ru

Мебель HOFF
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет резистора для светодиода, калькулятор

Расчет резистора для светодиода, калькулятор

Светодиод имеет очень небольшое внутреннее сопротивление, если его подключить напрямую к блоку питания, то сила тока будет достаточной высокой, чтобы он сгорел. Медные или золотые нити, которыми кристалл подключается к внешним выводам, могут выдерживать небольшие скачки, но при сильном превышении перегорают и питание прекращает поступать на кристалл. Онлайн расчёт резистора для светодиода производится на основе его номинальной рабочей силы тока.

  • 1. Онлайн калькулятор
  • 2. Основные параметры
  • 3. Особенности дешёвых ЛЕД

Параметры тока, важные для подключения диода в сеть

Работа светодиодов базируется на трех основных параметрах:

  • напряжение питания;
  • ток потрeбления;
  • рассеиваемая мощность.

Наиболее важными из них являются напряжение светодиода и сила тока. Значение мощности несложно вычислить самостоятельно, перемножив эти два показателя. Знание этих параметров может пригодиться на любых стадиях работ с элементами — от замены вышедших из строя, до подбора источника питания. Базовые хаpaктеристики светодиодов необходимо рассмотреть внимательнее:

Потрeбляемый ток LED

Сила тока определяет стабильность функционирования элемента. Увеличение этого параметра, даже в небольших пределах, вызывает преждевременное старение кристалла (снижение интенсивности свечения) с одновременным усилением цветовой температуры. Для защиты от превышения силы тока в светодиодных светильниках или лампах устанавливаются драйверы — стабилизаторы. Подключение к сети отдельных светодиодов производится через резисторы, обеспечивающие соответствующее падение напряжения и силы тока. Номинал этих резисторов должен быть рассчитан для каждого светодиода исходя из его хаpaктеристик.

Интересно! Сила тока, предусмотренная для большинства светодиодов, равна 20 мА (0,002 А). Существуют конструкции, состоящие из 4 кристаллов, потрeбление которых составляет 8 мА (4 кристалла по 2 мА). Необходимо обеспечивать соответствие истинных значение номинальным показателям элементов, иначе из-за превышения неминуемо произойдет выход из строя.

Напряжение

«Напряжение на светодиоде» — это не совсем верное выражение. Правильнее применять термин «падение напряжения», обозначающий величину на выходе устройства при пропускании через светодиод номинального тока. Элементы разных цветов имеют собственное рабочее напряжение:

  • для синих, белых или зеленых светодиодов напряжение составляет 3 вольта;
  • красные и желтые устройства — от 1,8 до 2,4 В.

По этим показателям можно примерно определить напряжение светодиода. Однако, нельзя уверенно сказать, какое напряжение является номинальным для данного элемента, если просто посмотреть на его цвет и не выполнить никаких дополнительных измерений. При изменении параметров тока оттенок свечения изменяется, поэтому визуально определяется не номинал, а реально существующее напряжение.

Мощность диода

Мощность — это произведение силы тока на напряжение. Показатель расчетный, внешне он пpaктически не подлежит определению. Точно узнать мощность светодиода можно из данных на упаковке, с определенной долей погрешности параметр измеряется мультиметром. Подготовленный, опытный человек способен определить значение по внешнему виду элемента, но и тут возможны ошибки, поскольку многие модели очень похожи друг на друга.

Читайте так же:
Как меняется яркость светодиода от тока

Почему важно знать эти хаpaктеристики

Знание всех рабочих параметров светодиода поможет произвести правильную замену сгоревшего элемента. Кроме того, если знать потрeбление тока и вольтаж, можно вычислить мощность устройства, которая необходима при подборе соответствующего блока питания.

Например, если имеется светодиод с напряжением 3 В и силой тока 0,1 А, его мощность составит 0,3 Вт. Соответственно, при соединении 10 штук значение увеличится до 3 Вт.

Исходя из этих показателей, для сборки понадобится блок питания мощностью 3,3 Вт (с учетом 10% запаса для более стабильной работы).

Практика

Рассмотрим несколько конкретный пример расчета.

Исходные данные: напряжение питания 12В, белый светодиод XPE (CREE) требуется включить на номинальный ток 350 мА согласно схеме, представленной на рисунке 1.

Находим в data sheet значение прямого падения напряжения при токе 350 мА (рисунок 4).

Image004

Типовое значение по таблице — 3,2 вольта. Максимальное значение может достигать 3,9 вольт. То есть в результате производственного процесса может получиться как светодиод с прямым напряжением 3,2 В так и 3,9 В (или любым другим промежуточным значением), но вероятность получения 3,2 вольт наиболее высока (если хотите – это «математическое ожидание» этой величины). По этой причине в расчет обычно берется типовое значение.

Используя формулу (3) и калькулятор получаем:

Ближайшее значение из ряда Е24 – 24 Ом. Значение тока при этом сопротивлении получится 367 мА, что на 5% превышает требуемое значение. Если учесть еще и допуск на номинал резистора, который для ряда Е24 также 5%, то в худшем случае получается вообще 386 мА. Если такое отклонение не допустимо, то можно добавить в цепь последовательно еще один резистор номиналом 1 Ом. Все эти действия рекомендуется сопровождать реальными измерениями сопротивлений резисторов и получающихся токов, иначе ни о какой точности не может идти и речи. Резистор 24 Ом может иметь погрешность в сторону увеличения до 25,2 Ом, добавив 1 Ом, получим 26, 2 и «перекос» силы тока через светодиод в противоположную сторону.

Предположим, что нам не нужна высокая точность задания тока и резистор 24 Ом нас устраивает.

Определим мощность, которая будет рассеиваться на резисторе по формуле (4):

P=0,367 2 ×24»3,2 Вт.

Номинальная мощность рассеяния резистора должна быть с запасом не менее 30%, иначе он будет перегреваться. А если условия отвода тепла затруднены (например, в корпусе плохая конвекция), то запас должен быть еще больше.

В итоге выбираем резистор мощностью 5 Вт с номинальным сопротивлением 24 Ом.

Читайте так же:
Блок сенсорного выключатель света

Для того чтобы оценить эффективность получившегося светотехнического устройства необходимо рассчитать КПД схемы питания:

Image005

Таким образом, КПД подобной схемы питания составляет всего 27%. Такая низкая эффективность обусловлена слишком высоким питающим напряжением 12 вольт, а точнее разницей между U и ULED. Получается, что 8,8 вольт мы вынуждены «гасить» на резисторе за счет бесполезного рассеяния мощности в окружающее пространство. Для повышения КПД требуется либо снизить напряжения питания, либо найти светодиод с большим прямым напряжением. Как вариант можно включить несколько светодиодов последовательно, выполнив подбор таким образом, чтобы суммарное падение было ближе к напряжению питания, но ни в коем случае не превышало его.

Необходимое значение сопротивления для резистора можно и подобрать, если имеется в наличии магазин сопротивлений и амперметр. Включаем магазин и амперметр в цепь последовательно светодиоду (на место предполагаемого резистора), устанавливаем максимальное значение сопротивления и подключаем к источнику напряжения. Далее начинаем уменьшать значение сопротивления до тех пор, пока сила тока не достигнет нужного значения или светодиод нужной яркости (в зависимости от того, что будет являться критерием). Останется только считать значение сопротивления с магазина и выполнить подбор ближайшего номинала.

Виды SMD светодиодов. Расшифровка маркировки.

Индикаторные.jpg

Осветительные светодиоды — это те, которые могут обеспечить световой поток, как у традиционных источников света или даже превзойти его. К ним можно отнести 4 популярных вида: SMD, COB, Filament и PCB STAR.

Но мы подробно остановимся на самых-самых популярных осветительных светодиодах — SMD

SMD.jpg

SMD переводится с английского = Surface-Mount-Device (устройство для поверхностного монтажа). В своей конструкции они имеют полупроводниковый чип или кристалл, установленный на подложку. Снизу расположены контакты для подключения. Каждый такой светодиод закрывается в корпусе, который напрямую можно припаивать к любой поверхности. Поэтому их и называют «изделиями поверхностного монтажа».

Их популярность – это следствие малой стоимости, высокой надежности, продолжительного срока службы, ну а самое главное – высокой светоотдачи. Именно SMD вид используется в большинстве светодиодных лампочек и светильников.

Как расшифровать маркировку SMD?

Рассмотрим подробно все типы SMD светодиодов

ТипРазмер корпуса,
мм
Кол-во
кристаллов
Мощность,
Вт
Световой поток,
ЛМ
Рабочий ток,
мА
Температура
эксплуатации
Угол
свечения
Цвет свечения
35283.5х2.81 или 30.06 или 0.20.6 — 5.020-40. +85120 — 140белый, нейтральный, теплый, синий, желтый, зеленый, красный, RGB
50505.5х1.63 или 40.2 или 0.262 — 1460 или 80-20. +60120 — 140белый, теплый, синий, желтый, зеленый, красный, RGB, WRGB
56305.6х3.010.557150-25. +85120холодный, нейтральный, теплый
57305.7х3.01 или 20.5 или 150 или 158150 или 300-40. +65120холодный, белый, нейтральный, теплый
30143.0х1.410.129 — 1130-40. +85120холодный, нейтральный, теплый, синий, желтый, зеленый, красный, оранжевый
28352.8х3.510.2 или 0.5 или 120 или 50 или 10060 или 150 или 300-40. +65120холодный, нейтральный, теплый
Читайте так же:
Дистанционный выключатель света с пультом схема подключения

SMD 3528 может быть однокристальным (белый, нейтральный, теплый, синий, желтый, зеленый, красный) или трехкристальным (RGB). Кристаллы для защиты от окружающей среды заливаются прозрачным компаундом или компаундом с добавлением люминофора, выравнивающего цветовую характеристику диода.

Этот тип светодиода имеет относительно малый световой поток. Но благодаря небольшим габаритам, умеренной стоимости и способности светить разными цветами, включая RGB, он все же нашел широкое применение в недорогих осветительных приборах и приборах декоративной подсветки. Очень часто светодиоды 3528 входят в состав светодиодных лент.

SMD 5050 имеет исключительно трехкристальное или четырехкристальное (RGBW) исполнение. Если прибор одноцветный, то все три кристалла имеют одинаковый или близкий (для выравнивания цветовой характеристики) цвет светового излучения. Это значит, что диод 5050 имеет втрое большую яркость, чем однокристальный smd 3528. Кристаллы также защищены компаундом с люминофором или без него.

SMD 5050 наиболее популярен и используется для декоративной подсветки и освещения. Он имеет оптимальное отношение стоимость/мощность и может обеспечить любой цвет подсветки (в случае использования rgb5050), включая белый повышенной яркости (четырехкристальный вариант), за счет простого изменения мощности на каждом из кристаллов. Чаще всего такие светодиоды встраивают в такие светодиодные декоративные ленты, как: одноканальная, где три кристалла соединены параллельно и питаются одним напряжением; RGB и RGBW, имеющие три и четыре канала соответственно.

Благодаря достаточно высокой мощности диодов уже при их плотности 60 шт. на 1 метр светодиодной ленты она может успешно использоваться не только для декоративной подсветки, но и для освещения интерьера. При этом цветовую температуру и даже цвет освещения пользователь может изменять самостоятельно, для этого достаточно установить соответствующий контроллер.

Примеры товаров с SMD5050

SMD 5630 и 5730

SMD 5630 представляет собой однокристальный мощный прибор, способный создать световой поток до 57 люмен. Благодаря встроенной защите, собранной на двух стабисторах, прибор в состоянии выдерживать импульсный ток до 400 мА и переполюсовку. Светодиод имеет 4 вывода, но в работе кристалла участвуют только два. Оставшиеся два и металлическая подложка используются для лучшего теплоотвода. Цвет свечения светодиода — белый разной цветовой температуры.

Приборы 5730 могут быть как одно, так и двухкристальными. Первые имеют сходные с 5630 характеристики, вторые вдвое мощнее (1 Вт) и в состоянии создавать световой поток до 158 лм.

Читайте так же:
Выключатель света светодиодный индикатор

Оба типа приборов излучают белый свет различной цветовой температуры и могут использоваться для изготовления мощных светодиодных лент, ламп, прожекторов.

Однокристальный компактный прибор умеренной (0.12 Вт) мощности и световым потоком до 11 лм. В зависимости от исполнения может излучать белый свет разной цветовой температуры, а также синий, желтый, зеленый, красный и оранжевый. Для защиты от окружающей среды и коррекции цветовой температуры кристалл покрывается компаундом с люминофором.

Основная область применения SMD 3014 — светодиодные ленты и модули для декоративной подсветки, точечные светильники и лампы к ним. Нередко используются для изготовления автомобильных ламп

Однокристальный светодиод повышенной мощности. Выпускается в трех исполнениях: 0.2, 0.5 и 1 Вт. Излучает белый свет различной цветовой температуры, по размерам корпуса совпадает с прибором 3528, но отличается от последнего прямоугольной линзой (у 3528 она круглая).

Из-за высокой популярности приборов выпускается очень много подделок, в которые устанавливаются кристаллы меньшей мощности. Так, хотя китайский SMD 2835 и выпускается официально, но оснащается он кристаллом всего 0.09 Вт. Внешне отличить его от одноваттного бывает невозможно из-за добавленного в компаунд люминофора, поскольку он непрозрачен, соответственно, оценить размеры кристалла на глаз не получится. Прибор используется в мощных осветительных лампах, бытовых и уличных светильниках, прожекторах, светодиодных лентах.

Примеры товаров с SMD2835

Вообще проще перечислить те сферы нашей жизни, где smd-светодиодов нет, чем те, где они используются. Белые диоды можно встретить: в тактических и карманных фонариках; в автомобильных лампах; в бытовых лампочках различной мощности; в декоративной внутренней и наружной подсветке. Разноцветные RGB и RGBW применяются не менее широко: в вывесках, дорожных знаках, светофорах, указателях, рекламе; в лампах освещения, с изменяемой цветовой температурой; в ландшафтном дизайне; в декоративной внутренней и наружной подсветке; в приборах индикации.

Для справки: общая светодиодная технология существует не так уж и давно. Первый светоизлучающий диод видимого спектра был изобретен в 1962 году в General Electric. Первые светодиоды стоили более 200 долларов за диод и до 70-х годов единственным цветом, который мог создавать светодиод, был красный. Использование светодиодов в лампочках является довольно. Первые массовые установки светодиодного освещения произошли всего за последние несколько лет, и технология постоянно совершенствуется

Угол рассеивания

Угол рассеивания светодиодов

Ну последнее, на что стоит обратить внимание – угол рассеивания. Большинство диодов выпускается с углом рассеивания в 120 градусов. Но это не конечная цифра. Разброс углов начинается от 15 и заканчивается 360 градусами ( к примеру филаментные ). Здесь Вам стоит определиться опять же, что хотите получить. Узконаправленный свет или рассеянный по всей комнате. Для комнаты подойдет и 120 градусов, но лучше применить линзы, чтобы увеличить угол. Для узконаправленного луча с лихвой хватит диодов с рассеивание в 40 градусов.

Читайте так же:
Автоматические выключатели света для квартир

Есть еще несколько характеристик светодиодов. Но они более интересны для промышленного производства. А нам, простым обывателям, с лихвой хватает этих.

Я могу понять, что для кого-то эту информацию тяжело понять, но это только первое время. Если Вы один раз разберетесь, то в дальнейшем никаких трудностей правильно выбрать светодиод под свои нужды не составит труда. Во всяком случае я уже не «болею» муками подбора.

На сколько вольт бывают светодиоды

Параметры светодиодов большей частью зависят от материала, из которого изготовлен p-n переход, хотя часть характеристик все же зависит от конструктива. Типовые значения рабочего напряжения и цвет свечения для маломощных элементов при токе 20 мА сведены в таблицу:

МатериалЦвет свеченияДиапазон прямых напряжений, В
GaAs, GaAlAsИнфракрасный1,1 – 1,6
GaAsP, GaP, AlInGaPКрасный1,5 – 2,6
GaAsP, GaP, AlInGaPОранжевый1,7 – 2,8
GaAsP, GaP, AlInGaPЖелтый1,7 – 2,5
GaP, InGaNЗеленый1,7 – 4
ZnSe, InGaNГолубой3,2 – 4,5
ЛюминофорБелый2,7 – 4,3

Мощные осветительные светодиоды работают при больших токах. Так, кристалл популярного LED 5730 предназначен для длительной эксплуатации при токе 150 мА. Но из-за крутой ВАХ, стабилизирующей падение напряжения, его Uраб составляет около 3,2 В, что укладывается в указанное в таблице значение.

Продолжаем пример: 0,3А*0,3А*5,6 Ом=0,5 Вт.
В принципе, резистор на такую мощность можно купить, также можно поставить резистор на большую мощность, но часто мощности получаются большими тогда нам поможет групповое соединение резисторов, но это тема для другой статьи.

Часто в разных лампах или системах подсветки, требуется использовать несколько одинаковых светодиодов, так вот можно сильно сэкономить на резисторах включив последовательно несколько светодиодов и один резистор. Конечно стоимость резистора невелика, но вот то что места один резистор потребует меньше будет большим плюсом.
Для такой схемы включения сопротивление резистора рассчитывается аналогично, только вместо падения напряжения на одном светодиоде нужно подставить сумму падений напряжений на всех последовательно включенных светодиодах.

rezistor-leds

Например используя источник питания на 12В можно включить последовательно три светодиода по 3,3В ещё 2В нужно будет погасить на резисторе. Если используются светодиоды на 1Вт, то мы получим сопротивление 2В/0,3А=6,67 Ом. Самый близкий номинал 6,8 Ом.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector