Comment calculer la résistance LED - formules avec exemples + calculateur en ligne
Les LED de différentes nuances de couleur ont des tensions de fonctionnement directes différentes. Ils sont réglés en choisissant la résistance de limitation de courant de la LED. Pour amener le dispositif d'éclairage en mode nominal, vous devez alimenter la jonction p-n avec un courant de travail. Pour ce faire, calculez la résistance de la LED.
Tableau de tension des LED selon la couleur
Les tensions de fonctionnement des LED sont différentes. Ils dépendent des matériaux de la jonction p-n semi-conductrice et sont liés à la longueur d'onde d'émission lumineuse, c'est-à-dire nuance de couleur brillante.
Le tableau des modes nominaux de différentes nuances de couleur pour le calcul de la résistance d'amortissement est donné ci-dessous.
| Couleur éclatante | Tension directe, V |
|---|---|
| Nuances de blanc | 3–3,7 |
| Rouge | 1,6-2,03 |
| Orange | 2,03-2,1 |
| Jaune | 2,1-2,2 |
| Vert | 2,2-3,5 |
| Bleu | 2,5-3,7 |
| Violet | 2,8-4,04 |
| Infrarouge | Pas plus de 1,9 |
| UV | 3,1-4,4 |
On peut voir sur le tableau que 3 volts peuvent allumer les émetteurs de tous les types de lueur, sauf pour les appareils avec une teinte blanche, partiellement violette et toute ultraviolette. Cela est dû au fait que vous devez "dépenser" une partie de la tension d'alimentation pour limiter le courant à travers le cristal.
Avec des alimentations de 5, 9 ou 12 V, vous pouvez alimenter des diodes simples ou leurs chaînes en série de 3 et 5-6 pièces.
Les chaînes en série réduisent la fiabilité des appareils dans lesquels elles sont utilisées d'environ un facteur correspondant au nombre de LED. Et la connexion en parallèle augmente la fiabilité dans la même proportion : 2 chaînes - 2 fois, 3 - 3 fois, etc.
Mais la durée de leur fonctionnement, sans précédent pour les sources lumineuses, de 30-50 à 130-150 mille heures, justifie la baisse de fiabilité, car. la durée de vie de l'appareil en dépend. Même 30 à 50 000 heures de travail pendant 5 heures par jour - 4h le soir et 1h le matin tous les jours c'est 16-27 ans de travail. Pendant ce temps, la plupart des lampes deviendront obsolètes et seront éliminées. Par conséquent, la connexion série est largement utilisée par tous les fabricants d'appareils à LED.
Calculatrice en ligne pour le calcul des LED
Pour le calcul automatique, vous aurez besoin des données suivantes :
- source ou tension d'alimentation, V ;
- tension directe nominale de l'appareil, V ;
- courant de fonctionnement nominal continu, mA ;
- le nombre de LED en chaîne ou connectées en parallèle ;
- Schéma de câblage LED(s).
Les données initiales peuvent être extraites du passeport de la diode.
Après les avoir entrés dans les fenêtres correspondantes de la calculatrice, cliquez sur le bouton "Calculer" et obtenez la valeur nominale de la résistance et sa puissance.
Calcul de la valeur de la résistance-limiteur de courant
En pratique, deux types de calcul sont utilisés - graphique, en fonction de la caractéristique courant-tension d'une diode particulière, et mathématique - en fonction de ses données de passeport.
Sur l'image :
- E - une source d'alimentation de valeur E en sortie ;
- "+" / "-" - la polarité de la connexion LED : "+" - anode, représentée par un triangle sur les schémas, "-" - cathode, sur les schémas - un tiret transversal ;
- R – résistance de limitation de courant;
- tuLED - direct, c'est aussi la tension de fonctionnement ;
- je - courant de fonctionnement à travers l'appareil ;
- la tension aux bornes de la résistance est notée UR.
Ensuite, le schéma de calcul prendra la forme:
Calculer la résistance pour limiter le courant. Tension tu distribué dans la chaîne comme ceci :
U = UR + ULED ou UR + I×RLED, en volt,
où RLED- résistance différentielle interne de la jonction p-n.
Par transformations mathématiques, on obtient la formule :
R = (U-ULED)/I, en Ohm.
la valeur tuLED peut être sélectionné à partir des valeurs de passeport.
Calculons la valeur de la résistance de limitation de courant pour le modèle Cree LED Cree XM-L, qui a un bac T6.
Ses données de passeport : nominatives typiques tuLED = 2,9 V maximum tuLED = 3,5 V, courant de fonctionnement jeLED\u003d 0,7 A.
Pour le calcul, nous utilisons tuLED = 2,9 V
R = (U-ULED) / I \u003d (5-2,9) / 0,7 \u003d 3 Ohms.
La valeur calculée est de 3 ohms. Nous sélectionnons un élément avec une tolérance de précision de ± 5%. Cette précision est plus que suffisante pour fixer le point de fonctionnement à 700 mA.
Arrondissez la valeur de résistance. Cela réduira le courant, le flux lumineux de la diode et augmentera la fiabilité de fonctionnement avec un régime thermique plus doux du cristal.
Calculez la dissipation de puissance requise pour cette résistance :
P = I² × R = 0,7² × 3 = 1,47 W
Pour plus de fiabilité, nous l'arrondissons à la valeur supérieure la plus proche - 2 watts.
Schémas série et parallèle Les LED sont largement utilisées et montrent les caractéristiques de ces types de connexions. La connexion d'éléments identiques en série divise la tension de la source de manière égale entre eux. Avec différentes résistances internes - en proportion des résistances. Lorsqu'il est connecté en parallèle, la tension est la même et le courant est inversement proportionnel aux résistances internes des éléments.
Lorsqu'il est connecté en série LED
Lorsqu'elle est connectée en série, la première diode de la chaîne est connectée par l'anode au "+" de la source d'alimentation et par la cathode à l'anode de la deuxième diode. Et ainsi de suite jusqu'au dernier de la chaîne dont la cathode est reliée à la source "-". Le courant dans un circuit en série est le même dans tous ses éléments. Ceux. à travers n'importe quel appareil lumineux, il est de la même ampleur. La résistance interne de l'ouverture, c'est-à-dire émettant de la lumière cristal, est des dizaines ou des centaines d'ohms. Si 15-20 mA traversent le circuit à une résistance de 100 ohms, chaque élément aura 1,5-2 V. La somme des tensions sur tous les appareils doit être inférieure à celle de la source d'alimentation. La différence est généralement éteinte avec une résistance spéciale qui remplit deux fonctions :
- limite le courant nominal de fonctionnement ;
- fournit la tension directe nominale à la LED.
Lorsqu'il est connecté en parallèle
La connexion parallèle peut se faire de deux manières.
L'image du haut montre comment l'activer n'est pas souhaitable. Avec cette connexion, une résistance assurera l'égalité des courants uniquement avec des cristaux idéaux et la même longueur des fils conducteurs. Mais la variation des paramètres des dispositifs semi-conducteurs lors de la fabrication ne permet pas de les rendre identiques. Et la sélection de la même chose - augmente considérablement le prix. La différence peut atteindre 50-70% ou plus. Après avoir assemblé la structure, vous obtiendrez une différence de luminosité d'au moins 50 à 70 %. De plus, la panne d'un émetteur modifiera le fonctionnement de tous : si le circuit est cassé, un s'éteindra, le reste brillera de 33 % et commencera à chauffer davantage. Une surchauffe contribuera à leur dégradation - un changement dans la teinte de la lueur et une diminution de la luminosité.
En cas de court-circuit dû à une surchauffe et à une combustion du cristal, la résistance de limitation de courant peut tomber en panne.
L'option inférieure vous permet de définir le point de fonctionnement souhaité de n'importe quelle diode, même avec leur puissance nominale différente.
Pour une tension de 4,5 V, trois éléments LED et une résistance de limitation de courant sont connectés en série. Les chaînes résultantes sont connectées en parallèle. 20 mA traversent chaque diode et 60 mA traversent toutes ensemble. Sur chacun d'eux, il s'avère moins de 1,5 V, et sur le limiteur de courant - pas moins de 0,2-0,5 V. Fait intéressant, si vous utilisez une alimentation de 4,5 V, seules les diodes infrarouges peuvent fonctionner avec une tension directe de moins de 1,5 V, ou vous devez augmenter l'alimentation à au moins 5 V.
La connexion directement en parallèle des éléments LED (partie supérieure du circuit) n'est pas recommandée en raison de la dispersion des paramètres de 30 à 50 % ou plus.Utilisez un circuit avec des résistances individuelles pour chaque diode (partie inférieure) et connectez déjà des paires de diodes-résistances en parallèle.
Lorsqu'une LED
Résistance pour LED simple il est utilisé uniquement à leurs puissances jusqu'à 50-100 mW. A des puissances élevées, le rendement du circuit de puissance diminue fortement.
Si la tension de travail directe de la diode est nettement inférieure à la tension d'alimentation, l'utilisation d'une résistance de limitation entraîne des pertes importantes. La puissance de haute qualité et stabilité, avec des ondulations soigneusement filtrées, fournie par 3 à 5 types de protection de l'alimentation n'est pas convertie en lumière, mais simplement dissipée passivement sous forme de chaleur.
À haute puissance, ils vont Conducteurs – stabilisateurs de courant de valeur nominale.
Utilisation d'une résistance de limitation de courant pour régler le fonctionnement Caractéristiques des LED est un moyen simple et fiable d'assurer son fonctionnement optimal.
Exemples vidéo du calcul le plus simple de la résistance.
Mais avec une puissance de diode de plus d'une centaine de milliwatts, il est nécessaire d'utiliser des sources autonomes ou intégrées de stabilisation de courant ou des drivers.
