Zpravy

Jak zjistit, jaký odpor je potřeba pro LED?

Hlavním parametrem každé LED je maximální nebo jmenovitý proud, který jí protéká v režimu žhavení. Pokud je LED napájena ze zdroje proudu, pak je velikost poklesu napětí na ní sekundární charakteristikou, která ovlivňuje pouze účinnost zařízení.
Pokud je však proud protékající LED nastaven pomocí rezistoru, pak pro správný výpočet režimu je nutné znát takový parametr, jako je propustný úbytek napětí na pn přechodu LED při provozním proudu.

Pokud potřebujete připojit několik LED pro zvýšení světelného toku, pak neměly by být zapojeny paralelně (jak je znázorněno na obr. 1 a)), protože v důsledku technologických odchylek v parametrech bude pokles napětí v propustném směru na LED diodách odlišný. V důsledku toho se bude proud protékající těmito paralelně zapojenými LED také lišit a ta s nejvyšším proudem může selhat kvůli překročení maximální povolené hodnoty proudu. A pak se zakryje další, ale rychleji, a tak dále, dokud všechny LED zcela nevyhoří.

Obr.1 Paralelní, sériové a kombinované zapojení LED

Protože pro napájení LED je nutné zajistit stejný jmenovitý proud, je vhodné je zapojit do série. Pokud je však napájecí napětí pro sériově zapojené LED příliš nízké, pak je možné LED zapojit paralelně, ale každá z nich musí obsahovat vlastní rezistor pro nastavení proudu (obr. 1 b)).

Pokud je napětí zdroje dostatečné, je výhodné sériové zapojení LED (obr. 1 c)) jak z hlediska počtu rezistorů, tak z hlediska ekonomické spotřeby energie, neboť celá sériový řetězec spotřebuje přesně tolik proudu jako jedna LED.

Při velkém počtu LED a omezeném napájecím napětí se používá kombinované paralelní sériové zapojení (obr. 1 d)).

Vzorec pro výpočet odporu s nastavením proudu je velmi jednoduchý: R = (U_Pete -U_světlý)/I_světlý , kde U_Pete je napětí zdroje energie, U_světlý – stejnosměrné napětí na LED nebo skupině LED zapojených do série, I_světlý – proud přes LED.

Hodnota poklesu napětí v propustném směru na LED do značné míry závisí na jeho barvě. Zároveň je zde také závislost na výkonu produktu, provozním proudu a také na konkrétním výrobci tohoto typu produktu, a proto by měl být tento parametr získán z datového listu výrobce.
Pro ty, kteří však nemají možnost (a častěji chuť) se pohrávat s datovými listy a referenčními knihami, jsou zde vlastnosti 3mm LED od čínského výrobce, které jsme v podstatě neustále kupovali:

Obr.2 Charakteristika 3mm LED od čínského výrobce

A nyní pro naše přátele ze slunného Ázerbájdžánu poskytneme jednoduchou online kalkulačku pro výpočet hodnoty odporu pro LED nebo LED zapojené do série v souladu s obvodem znázorněným na obr. 1 c), nebo pro každý ze znázorněných řetězců na obr. 1 b) a obr. 1 d).

Výpočet předřadného (proudově-nastaveného) rezistoru pro LED

Paralelní, sériové a paralelní sériové zapojení LED. Výpočet odporu pro nastavení proudu pro jednu nebo více sériově zapojených LED – online kalkulačka

Přečtěte si více

Jak správně vychovat štěně jezevčíka a udělat z něj ideálního společníka na hry a procházky?

Obr.1 Paralelní, sériové a kombinované zapojení LED

Při velkém počtu LED a omezeném napájecím napětí se používá kombinované paralelní sériové zapojení (obr. 1 d)).

Obr.2 Charakteristika 3mm LED od čínského výrobce

Výpočet předřadného (proudově-nastaveného) rezistoru pro LED

Výpočet odporu pro LED je poměrně jednoduchý, rychlý a neobsahuje nic „vojenského“, pouze Ohmův zákon. Přestože na World Wide Web existuje mnoho online kalkulaček, které pomáhají určit různé parametry, podle mého osobního názoru je lepší na to přijít sám a pochopit fyziku procesu, než slepě používat takové kalkulačky.

Přečtěte si více

Jakou váhu může nosník unést?

Nejběžnějším příkladem je připojení LED k 5 V napájecímu zdroji, jako je USB port počítače. Druhým příkladem je připojení k autobaterii, jejíž jmenovité napětí je 12 V. Pokud je polovodičové zařízení přímo připojeno k takovému zdroji energie, tento jednoduše selže pod vlivem protékajícího proudu, který překračuje povolenou hodnotu. – dojde k tepelnému rozpadu polovodičového krystalu. Proto je nutné omezit množství proudu.

Pro lepší přehlednost si vezměme dva typy LED s nejběžnějšími vlastnostmi:

Výpočet rezistoru pro LED

Určíme odpor R_1,5 pro VD₁ při Uip = 5 V.

Pro výpočet hodnoty odporu podle Ohmova zákona potřebujete znát proud a napětí:

Velikost proudu tekoucího v obvodu včetně přes VD je nám známa z dané podmínky I_VD₁ = 0,01 A, takže by měl být určen úbytek napětí na R_1,5. Rovná se rozdílu mezi dodaným Uip = 5 V a úbytkem napětí na LED U_VD₁ = 2,2 V:

Ze standardní řady odporů vybereme ten nejbližší ve směru nárůstu, proto akceptujeme R_1,5 = 300 ohmů.

Stejným způsobem vypočítejme R pro VD₂:

Proveďme podobné výpočty s hodnotou Uip = 12 V.

Přijímáme R_1,12 = 1000 Ohm = 1 kOhm.

Přijímáme R_2,12 = 430 ohmů.

Pro usnadnění zapisujeme získané hodnoty odporu všech rezistorů:

Je třeba poznamenat, že odpor vybraný ze standardního rozsahu překračuje vypočítaný, takže proud v obvodu se výrazně sníží. Tento pokles lze však vzhledem k jeho malé hodnotě zanedbat.

Výpočet ztrátového výkonu

Identifikace odporu je jen polovina úspěchu. Rezistor se také vyznačuje důležitým parametrem zvaným ztrátový výkon P – to je výkon, který vydrží dlouhodobě bez přehřátí nad určitou teplotu. Závisí na druhé mocnině proudu, protože ten proudící v obvodu způsobuje zahřívání jeho prvků.

Vizuálně je rezistor s vyšším P větší.

Vypočítejme P pro všechny 4 rezistory:

Ze standardního rozsahu výkonů vybíráme nejbližší hodnocení ve směru zvyšování: první tři odpory lze odebírat se ztrátovým výkonem 0,125 W a čtvrtý – s 0,250 W.

Zapišme si obecný výpočet rezistoru pro LED. Je třeba definovat pouze tři parametry:

1) pokles napětí

3) ztrátový výkon.

Jak vidíte, pochopení a zapamatování tohoto algoritmu je docela jednoduché. Nyní, pokud použijete speciální kalkulačku, pochopíte, co a jak počítají. Mimochodem, algoritmy mnoha takových kalkulaček neberou v úvahu standardní řady nominálních hodnot, takže buďte opatrní, nebo ještě lépe, počítejte vše sami – to je velmi užitečné, abyste získali cenné zkušenosti.