Diode koje emituju svjetlost karakteriziraju brojni radni parametri:

• Nazivna (radna) struja – I n;
• pad napona pri nazivnoj struji – U n;
• maksimalna disipacija snage – P max;
• maksimalni dozvoljeni reverzni napon – U arr.

Najvažniji od ovih parametara je radna struja.

Kada nazivna radna struja teče kroz LED, nazivni svjetlosni tok, radni napon i nazivna disipacija snage se postavljaju automatski. Da biste podesili način rada LED-a, dovoljno je podesiti nazivnu struju LED-a.

U teoriji, LED diode moraju biti spojene na izvore jednosmerna struja. Međutim, u praksi se LED diode povezuju na izvore konstantnog napona: baterije, transformatore sa ispravljačima ili elektronski pretvarači napon (drajveri).

Za postavljanje načina rada LED-a koristi se najjednostavnije rješenje - otpornik koji ograničava struju je povezan serijski sa LED-om. Nazivaju se i prigušni ili balastni otpornici.

Pogledajmo kako izračunati otpor otpornika za LED.

Proračun LED otpornika (pomoću formula)

Prilikom izračunavanja izračunavaju se dvije veličine:

• Otpor (vrijednost) otpornika;
• snaga koju on troši P.

Izvori napona koji napajaju LED diode su različiti izlazni napon. Da biste odabrali otpornik za LED, morate znati izvorni napon (U izvor), pad radnog napona na diodi i njenu nazivnu struju. Formula za izračun je sljedeća:

R = (U izvor - U n) / I n

Kada oduzmemo nominalni pad napona na LED diodi od napona izvora, dobićemo pad napona na otporniku. Podijelimo rezultujuću vrijednost sa strujom, prema Ohmovom zakonu, dobijemo vrijednost otpornika koji ograničava struju. Zamijenimo napon izražen u voltima, struju u amperima i dobijemo nominalnu vrijednost izraženu u omima.

Električna snaga rasipana otporom prigušenja izračunava se pomoću sljedeće formule:

P = (I n) 2 ⋅ R

Na osnovu dobivene vrijednosti odabire se snaga balastnog otpornika. Za pouzdan rad uređaja, on mora biti veći od izračunate vrijednosti. Pogledajmo primjer izračuna.

Primjer izračunavanja otpornika za LED od 12 V

Izračunajmo otpor LED diode koju napaja 12V DC izvor napona.

Recimo da imamo na raspolaganju popularni super-svetli SMD 2835 (2.8mm x 3.5mm) sa radnom strujom od 150mA i padom napona od 3.2V. SMD 2835 ima električnu snagu od 0,5 vati. Zamijenimo originalne vrijednosti u formulu.

R = (12 - 3,2) / 0,15 ≈ 60

Smatramo da je prikladan otpornik za gašenje otpora od 60 Ohma. Najbliža vrijednost iz standardne serije E24 je 62 oma. Dakle, za LED koji smo odabrali, možemo koristiti balast sa otporom od 62 Ohma.

Sada izračunajmo disipaciju snage na otporu.

P = (0,15) 2 ⋅ 62 ≈ 1,4

Skoro jedan i po vat električne snage će se raspršiti na otporu koji smo odabrali. To znači da za naše potrebe možemo koristiti otpornik sa maksimalnom dozvoljenom disipacijom snage od 2W.

Ostaje samo kupiti otpornik odgovarajuće vrijednosti. Ako imate stare ploče s kojih se dijelovi mogu odlemiti, onda možete odabrati otpornik na osnovu oznake u boji. Koristite obrazac ispod.

Napomenu! U gornjem primjeru, otpornik za ograničavanje struje rasipa skoro tri puta više energije od LED. To znači da je, uzimajući u obzir svjetlosnu efikasnost LED-a, efikasnost našeg dizajna manja od 25%.

Da biste smanjili gubitke energije, bolje je koristiti izvor sa nižim naponom. Na primjer, možete koristiti AC/AC 12/5 voltni DC/DC pretvarač za napajanje. Čak i uzimajući u obzir efikasnost pretvarača, gubici će biti znatno manji.

Paralelna veza

Često je potrebno spojiti nekoliko dioda na jedan izvor. Teoretski, za napajanje nekoliko paralelno povezanih LED dioda, može se koristiti jedan otpornik za ograničavanje struje. U ovom slučaju formule će izgledati ovako:

R = (U izvor - U n) / (n ⋅ I n)

P = (n ⋅ I n) 2 ⋅ R

Gdjen– broj LED dioda povezanih paralelno.

Zašto ne možete koristiti jedan otpornik za nekoliko paralelnih dioda?

Čak iu "kineskim" proizvodima proizvođači ugrađuju poseban otpornik za ograničavanje struje za svaku LED diodu. Činjenica je da se u slučaju zajedničkog balasta za nekoliko LED dioda vjerojatnost kvara dioda koje emitiraju povećava višestruko.

Ako se jedan od poluvodiča pokvari, njegova struja će se preraspodijeliti kroz preostale LED diode. Snaga koja se troši na njima će se povećati i oni će početi intenzivno da se zagrijavaju. Zbog pregrijavanja, sljedeća dioda će otkazati i proces će tada poprimiti lavinski karakter.

Savjet. Ako se iz nekog razloga morate zadovoljiti jednim prigušnim otpornikom, povećajte njegovu vrijednost za 20-25%. To će osigurati veću pouzdanost dizajna.

Da li je moguće bez otpornika?

Zaista, u nekim slučajevima moguće je ne koristiti otpornik koji ograničava struju. LED koji smo pregledali može se direktno napajati iz dvije baterije od 1,5 V. Budući da je njegov radni napon 3,2V, struja koja teče kroz njega bit će manja od nominalne i neće zahtijevati balast. Naravno, s takvim napajanjem, LED neće proizvesti puni svjetlosni tok.

Ponekad u lancima naizmjenična struja Umjesto otpornika, kao elementi za ograničavanje struje koriste se kondenzatori (više o tome). Primjer su prekidači s pozadinskim osvjetljenjem u kojima su kondenzatori otpornici bez vata.

U krugovima sa LED diodama, oni se nužno koriste za ograničenje. Štiti od izgaranja i preranog kvara. LED elementi. Glavni problem je tačan odabir potrebnih parametara, zbog čega je kalkulator otpora za LED diode široko popularan među stručnjacima. Da biste dobili najpreciznije rezultate, trebat će vam podaci o naponu izvora napajanja, naponu naprijed same LED diode i njenoj izračunatoj struji, kao i dijagram povezivanja i broj elemenata.

Kako izračunati otpor otpornika za ograničavanje struje

U najjednostavnijem slučaju, kada nedostaju potrebni početni podaci, vrijednost prednjeg napona LED dioda može se s velikom preciznošću odrediti bojom sjaja. Tipični podaci o ovom fizičkom fenomenu su sažeti u tabeli.

Mnoge LED diode imaju jačinu struje od 20 mA. Postoje i druge vrste elemenata u kojima ovaj parametar može doseći vrijednost od 150 mA i više. Stoga, da bi se precizno odredila nazivna struja, podaci na tehničke specifikacije LED. Ako potrebne informacije potpuno nedostaju, nazivna struja elementa se uobičajeno uzima kao 10 mA, a napon naprijed je 1,5-2 volta.

Broj strujno ograničavajućih otpornika direktno ovisi o dijagramu povezivanja poluvodičkih elemenata. Na primjer, ako koristite, možete potpuno proći s jednim otpornikom, jer će jačina struje u svim točkama biti ista.

U slučaju paralelne veze, jedan otpornik za gašenje više neće biti dovoljan. To je zbog činjenice da karakteristike LED dioda ne mogu biti potpuno iste. Svi imaju svoje otpore i istu različitu potrošnju struje. To jest, element s minimalnim otporom troši više struje i može prerano otkazati.

Stoga, ako barem jedna LED dioda od paralelno spojenih pokvari, to će dovesti do visokog napona, za koje preostali elementi nisu dizajnirani. Kao rezultat toga, oni će također prestati s radom. Stoga, uz paralelnu vezu, svaka LED dioda ima svoj otpornik.

Sve ove karakteristike su uzete u obzir u online kalkulatoru. Proračuni su zasnovani na formuli za određivanje otpora: R = Ugašenje/ILED. Zauzvrat, Ugašenje = Upower - ULED.

LED diode su danas našle primjenu u gotovo svim područjima ljudske djelatnosti. No, unatoč tome, većini običnih potrošača potpuno je nejasno zašto i koji zakoni vrijede kada se koriste LED diode. Ako takva osoba želi urediti rasvjetu pomoću takvih uređaja, onda se mnoga pitanja i traženje rješenja problema ne mogu izbjeći. A glavno pitanje će biti - "Kakva su to stvar i zašto su LED dioda potrebni?"

Šta je otpornik i njegova svrha?

Otpornik je jedna od komponenti električna mreža , karakteriziran svojom pasivnošću i, u najboljem slučaju, karakteriziran otpornošću na električnu struju. Odnosno, Ohmov zakon mora važiti za takav uređaj u svakom trenutku.

Glavna svrha uređaja je sposobnost snažnog otpora električna struja. Zahvaljujući ovom kvalitetu, otpornici se široko koriste uređaja ako je potrebno veštačko osvetljenje, uključujući upotrebu LED dioda.

Zašto je potrebno koristiti otpornike u slučaju LED rasvjetnih uređaja?

Većina potrošača zna da obična sijalica sa žarnom niti proizvodi svjetlost kada je direktno povezana na bilo koji izvor napajanja. Sijalica može dugo da radi i pregori samo kada je zbog napajanja previše visokog napona Filament se preterano zagreva. U ovom slučaju sijalica na neki način ostvaruje funkciju otpornika, jer je prolaz električne struje kroz nju otežan, ali što je veći primijenjen napon, struja lakše savladava otpor sijalica. Naravno, nemoguće je tako složeni poluvodički dio kao što je LED i obična sijalica sa žarnom niti staviti na isti nivo.

Važno je znati da je LED ovo je električni uređaj, za čiji rad nije poželjna sama jačina struje, već napon koji je dostupan u mreži. Na primjer, ako je za takav uređaj odabran napon od 1,8 V, a na njega dođe 2 V, tada će najvjerovatnije izgorjeti - ako se napon ne smanji na vrijeme na razinu koju uređaj zahtijeva. Upravo u tu svrhu potreban je otpornik preko kojeg se stabilizira korišteni izvor napajanja tako da napon koji se njime dovodi ne ošteti uređaj.

S tim u vezi, izuzetno je važno:

• odlučite koji tip otpornika je potreban;
• utvrditi potrebu za korištenjem pojedinačnog otpornika za određeni uređaj, što zahtijeva proračun;
• uzeti u obzir vrstu povezivanja izvora svjetlosti;
• planirani broj LED dioda u sistemu rasvjete.

Video: Zašto su potrebni otpornici

Dijagrami povezivanja

Uz sekvencijalni raspored LED dioda, kada se nalaze jedna za drugom, obično je dovoljan jedan otpornik, ako možete ispravno izračunati njegov otpor. Ovo se objašnjava sa postoji ista struja u električnom kolu, na svakoj lokaciji na kojoj su instalirani električni uređaji.

Ali u slučaju paralelne veze, svaka LED dioda zahtijeva vlastiti otpornik. Ako zanemarimo ovaj zahtjev, tada će sav napon morati povući jedna, takozvana "ograničavajuća" LED, odnosno ona kojoj je potreban najmanji napon. On će propasti prebrzo, u ovom slučaju, napon će se primijeniti na sljedeći uređaj u krugu, koji će iznenada izgorjeti na isti način. Ovakav obrat događaja je neprihvatljiv, stoga je u slučaju paralelnog povezivanja bilo kojeg broja LED dioda potrebna upotreba istog broja otpornika, čije su karakteristike odabrane proračunom.

Video: Paralelno povezivanje LED dioda

Proračun otpornika za LED diode

Uz ispravno razumijevanje fizike procesa, izračunavanje otpora i snage ovih uređaja ne može se nazvati nemogućim zadatkom s kojim se obična osoba ne može nositi. Za izračunavanje potrebnog otpora otpornika potrebno je uzeti u obzir sljedeće točke:

Video: Odabir otpornika za LED

Proračun otpornika pomoću posebnog kalkulatora

Obično se izračunavanje otpora takvih uređaja potrebnih za bilo koju LED diodu provodi pomoću kalkulatora posebno dizajniranih za tu svrhu. Takvi kalkulatori, praktični i vrlo efikasni, ne moraju se odnekud preuzimati i instalirati - sasvim je moguće izračunati otpornik na mreži.

Kalkulator otpornika omogućava visoku preciznost odredite potrebnu snagu i vrijednost otpora otpornika ugrađenog u LED krug.

Da biste izračunali potrebni otpor, potrebno je da u odgovarajuće redove online kalkulatora unesete sljedeće:

• LED napajanje;
• Nazivni napon LED;
• nazivna struja.

Zatim morate odabrati dijagram povezivanja koji se koristi, kao i potreban broj LED dioda.

Nakon pritiska na odgovarajuće dugme, vrši se proračun i Primljeni izračunati podaci se prikazuju na ekranu monitora, uz pomoć kojih kasnije možete bez većih poteškoća organizirati umjetnu LED rasvjetu.

Također, online kalkulatori imaju određenu bazu podataka koja sadrži podatke o LED diodama i njihovim parametrima. Predstavljena je mogućnost obračuna:

• ocjena uređaja;
• označavanje u boji;
• struja koju troši kolo;
• disipirana snaga.

Osoba koja nije dobro upućena u elektrotehniku ​​i fiziku, u većini slučajeva neće moći samostalno izračunati uređaje za LED diode. Iz tog razloga, izvođenje proračuna pomoću funkcionalnog i praktičnog online kalkulatora - neprocenjiva pomoć za obične ljude koji ne poznaju metode izračunavanja pomoću fizičkih formula.

Većina poznatih proizvođača LED dioda i traka kreirana je na njihovoj osnovi, na svojim službenim web stranicama Oni također postavljaju vlastiti online kalkulator, uz pomoć kojih ne samo da možete odabrati potrebne otpornike i LED diode, već i izračunati parametre strujnih uređaja koji se koriste u različitim režimima rada s promjenjivim vrijednostima struje, temperature, primijenjenog napona itd.

Obična mala LED dioda izgleda kao plastični konus leće na vodljivim nogama, unutar kojih se nalaze katoda i anoda. Na dijagramu je LED prikazana kao obična dioda, iz koje je emitirano svjetlo prikazano strelicama. Dakle, LED služi za proizvodnju svjetlosti kada se elektroni kreću od katode do anode - emituje se vidljiva svjetlost.

Izum LED dioda datira iz dalekih 1970-ih, kada su žarulje sa žarnom niti korištene za proizvodnju cjelokupne svjetlosti. Ali danas, na početku 21. veka, LED diode su konačno zauzele mesto najefikasnijih izvora električne svetlosti.

Gdje je "plus" LED, a gdje "minus"?

Da biste pravilno spojili LED na izvor napajanja, prvo morate paziti na polaritet. Anoda LED je spojena na plus "+" napajanja, a katoda je spojena na minus "-". Katoda spojena na minus ima kratak vod, anoda, prema tome, ima dugu vod - dugu nogu LED-a - do plusa „+“ izvora napajanja.

Pogledajte unutar LED diode: velika elektroda je katoda, njen minus, mala elektroda, koja samo izgleda kao kraj noge, je plus. A pored katode, LED sočivo ima ravan rez.

Nemojte dugo držati lemilicu na nozi

Vodove LED diode treba pažljivo i brzo zalemiti, jer se poluprovodnički spoj jako boji viška topline, pa je potrebno vrhom lemilice nakratko dodirnuti vrhom lemilice zalemljenu nogu, a zatim pomaknuti lemilicu na stranu. Bolje je držati zalemljenu LED nogu pincetom tokom procesa lemljenja kako bi se osiguralo da se toplina ukloni sa noge, za svaki slučaj.

Otpornik je potreban prilikom testiranja LED diode

Došli smo do najvažnije stvari - kako spojiti LED na izvor napajanja. Ako želite, onda ga ne biste trebali direktno spajati na bateriju ili napajanje. Ako je vaše napajanje 12 volti, tada koristite otpornik od 1 kOhm u seriji sa LED diodom koja se testira za rezervnu kopiju.

Ne zaboravite na polaritet - dugi vod je pozitivan, vod velike unutrašnje elektrode je negativan. Ako ne koristite otpornik, LED će brzo pregorjeti ako slučajno prekoračite nazivni napon, velika struja će teći kroz p-n spoj, a LED će gotovo odmah otkazati.

LED diode dolaze u različitim bojama, ali boja svjetla nije uvijek određena bojom LED sočiva. Bijela, crvena, plava, narandžasta, zelena ili žuta - sočivo može biti prozirno, ali kada ga uključite, ispada da je crveno ili plavo. Plave i bijele LED diode su najskuplje. Općenito, na boju LED sjaja prvenstveno utiče sastav poluprovodnika, a kao sekundarni faktor boja sočiva.

Pronalaženje vrijednosti otpornika za LED

Otpornik je povezan serijski sa LED diodom. Funkcija otpornika je da ograniči struju, približi je nominalnoj vrijednosti LED diode, tako da LED ne pregori trenutno, i da radi normalno nominalni način rada. Uzimamo u obzir sljedeće početne podatke:

Vps - napon napajanja;

Vdf - pad napona naprijed na LED u normalnom načinu rada;

Ako - nazivna struja LED u normalnom načinu osvjetljenja.

Sada, prije pronalaženja , primjećujemo da će struja u serijskom krugu biti konstantna, ista u svakom elementu: struja If kroz LED će biti jednaka struji Ir kroz ograničavajući otpornik.

Stoga Ir = If. Ali Ir = Ur/R - prema Ohmovom zakonu. A Ur = Vps-Vdf. Dakle, R = Ur/Ir = (Vps-Vdf)/If.

Odnosno, znajući napon napajanja, pad napona na LED-u i njegovu nazivnu struju, lako možete odabrati odgovarajući ograničavajući otpornik.

Ako se pronađena vrijednost otpora ne može odabrati iz standardnog raspona vrijednosti otpornika, onda uzmite otpornik nešto veće vrijednosti, na primjer, umjesto pronađenih 460 Ohma, uzmite 470 Ohma, koje je uvijek lako pronaći. Svjetlina LED diode će se vrlo malo smanjiti.

Primjer odabira otpornika:

Recimo da postoji napajanje od 12 volti i LED koja treba 1,5 volti i 10 mA da bi normalno svijetlila. Odaberimo otpornik za gašenje. Otpornik treba da padne 12-1,5 = 10,5 volti, a struja u serijskom kolu (napajanje, otpornik, LED) treba da bude 10 mA, dakle prema Ohmovom zakonu: R = U/I = 10,5/0,010 = 1050 Ohm. Odaberite 1,1 kOhm.

Koje snage treba da bude otpornik? Ako je R = 1100 Ohma i struja je 0,01 A, tada će se, prema Joule-Lenzovom zakonu, toplinska energija Q = I*I*R = 0,11 J oslobađati na otporniku svake sekunde, što je ekvivalentno 0,11 W. Otpornik snage 0,125 W će poslužiti, čak će postojati i neka rezerva.

Serijsko povezivanje LED dioda

Ako je vaš cilj da povežete nekoliko LED dioda u jedan izvor svjetlosti, onda je najbolje spojiti serijski. Ovo je neophodno kako svaka LED lampa nema svoj otpornik kako bi se izbjegli nepotrebni gubici energije. Najprikladniji za serijska veza LED diode istog tipa, iz iste serije.

Recimo da trebate spojiti 8 LED dioda od 1,4 volta svaki sa strujom od 0,02 A u seriji da biste se povezali na izvor napajanja od 12 volti. Očigledno, ukupna struja će biti 0,02 A, ali ukupan napon će biti 11,2 volti, tako da 0,8 volti pri 0,02 A struja mora biti raspršena u otporniku. R = U/I = 0,8/0,02 = 40 Ohm. Odabiremo otpornik od 43 oma minimalne snage.

Paralelno povezivanje LED lanaca nije najbolja opcija

Ako imate izbora, najbolje je povezati LED diode serijski, a ne paralelno. Ako povežete nekoliko LED dioda paralelno kroz jedan zajednički otpornik, tada zbog varijacija u parametrima LED dioda, svaka od njih neće biti ravnopravna s drugima, neke će svijetliti jače, prihvaćajući više struje, a neke, naprotiv, biće slabije. Kao rezultat toga, jedna od LED dioda će pregorjeti ranije zbog brze degradacije kristala. Bolje je spojiti LED diode paralelno, ako nema alternative, primijeniti vlastiti ograničavajući otpornik na svaki lanac.

Rad LED diode temelji se na emisiji svjetlosnih kvanta koja se javlja kada struja teče kroz nju. Ovisno o tome mijenja se i svjetlina elementa. Pri maloj struji slabo svijetli, ali pri velikoj se rasplamsa i pregori. Najlakši način da ograničite struju koja teče kroz njega je korištenje otpora. Izvrši ispravan proračun Nije teško instalirati otpornik, ali treba imati na umu da on samo ograničava, ali ne i stabilizira struju.

Princip rada i svojstva

LED je uređaj ima sposobnost da emituje svetlost. On štampane ploče a na dijagramima je označena latiničnim slovima LED (Light Emitting Diode), što u prijevodu znači “light emitting diode”. Fizički, to je kristal smješten u kućište. Klasično, smatra se cilindrom čija jedna strana ima konveksan okrugli oblik, koji je poluloptasta leća, a druga ima ravnu bazu, a na njoj se nalaze provodnici.

Sa razvojem solid-state tehnologija i smanjenjem tehnološki proces Industrija je počela proizvoditi SMD diode namijenjene za površinsku montažu. Unatoč tome, fizički princip rada LED-a se nije promijenio i isti je za bilo koju vrstu i boju uređaja.

Proces proizvodnje uređaja za zračenje može se opisati na sljedeći način. U prvoj fazi se uzgaja kristal. To se događa stavljanjem umjetno napravljenog safira u komoru ispunjenu plinovitom mješavinom. Ovaj plin sadrži doping aditive i poluvodič. Kada se komora zagrije, rezultirajuća tvar se taloži na ploču, a debljina takvog sloja ne prelazi nekoliko mikrona. Nakon završetka procesa taloženja raspršivanjem, kontaktne pločice i cijela ova konstrukcija se uklapa u kućište.

Zbog prirode proizvodnje ne postoje LED diode koje su identične po parametrima i karakteristikama. Stoga, iako proizvođači pokušavaju izdvojiti uređaje slične vrijednosti, često u jednoj seriji postoje proizvodi koji se razlikuju po temperaturi boje i radnoj struji.

Uređaj radio elementa

Dioda koja emituje svjetlost ili LED dioda poluprovodnički radio element, čiji se rad zasniva na svojstvima prijelaza elektron-rupa. Kada struja prolazi kroz njega u smjeru naprijed, procesi rekombinacije se javljaju na granici dva materijala, praćeni zračenjem u vidljivom spektru.

Dugo vremena industrija nije mogla proizvesti plavu LED diodu, zbog čega je bilo nemoguće dobiti bijeli emiter svjetla. Tek 1990. godine istraživači japanske korporacije Nichia Chemical Industries izmislili su tehnologiju za proizvodnju kristala koji emituje svjetlost u plavom spektru. To je automatski omogućeno, miješanjem zelene, crvene i plave boje dobiti belo.

Proces zračenja zasniva se na oslobađanju energije tokom rekombinacije naelektrisanja u zoni tranzicije elektron-rupa. Nastaje kontaktom dva poluvodička materijala različite provodljivosti. Kao rezultat injektiranja, prijelaza manjinskih nosilaca naboja, formira se blokirni sloj.

Na strani materijala sa n-provodljivošću pojavljuje se barijera rupa, a na strani sa p-provodljivošću barijera od elektrona. Postoji balans. Kada se napon primeni u prednaponu, dolazi do masovnog pomeranja naelektrisanja u zabranjenu zonu sa obe strane. Kao rezultat, oni se sudaraju i energija se oslobađa u obliku svjetlosti.

Ovo svjetlo može, ali i ne mora biti vidljivo ljudskom oku. Ovo zavisi od sastava poluprovodnika, količine nečistoća i zazora. Stoga se vidljivi spektar postiže proizvodnjom višeslojnih poluvodičkih struktura.

LED karakteristike

Boja sjaja zavisi od vrste poluprovodnika i stepena dopinga, koji određuje zazor u pojasu p-n spoj A. Vijek trajanja LED dioda prvenstveno ovisi o temperaturnim uvjetima njihovog rada. Što je veće zagrijavanje uređaja, brže dolazi do njegovog starenja. A temperatura je, zauzvrat, povezana sa strujom koja prolazi kroz LED. Što je manja snaga izvora svjetlosti, duži je njegov vijek trajanja. Starenje se izražava kao smanjenje svjetline rasvjetnog tijela. Stoga je toliko važno odabrati pravi otpor za LED.

Glavne karakteristike LED dioda uključuju:

Metode povezivanja

Za nesmetani rad LED diode jako je bitna radna struja. Nepravilno povezivanje izvora zračenja ili značajno širenje njihovih parametara pri zajedničkom radu dovest će do viška struje koja teče kroz njih i daljeg izgaranja uređaja. To je zbog povećanja temperature, zbog čega se LED kristal jednostavno deformira i p-n spoj se probija. Stoga je toliko važno ograničiti količinu struje koja se dovodi do izvora svjetlosti, odnosno ograničiti napon napajanja.

Najlakši način za to je korištenje otpornika koji je serijski spojen na krug emitera. U tom se svojstvu koristi običan otpornik, ali mora imati određenu vrijednost. Njegova velika vrijednost neće moći osigurati potrebnu razliku potencijala za nastanak procesa rekombinacije, a manja vrijednost će je spaliti. U ovom slučaju ne morate samo znati kako izračunati otpor za LED, već i razumjeti kako ga pravilno instalirati, posebno ako je krug zasićen radio elementima.

Električni krug može koristiti jednu ili više LED dioda. U ovom slučaju postoje tri sheme za njihovo uključivanje:

• single;
• sekvencijalno;
• paralelno.

Pojedinačni element

Kada se u električnom kolu koristi samo jedna LED dioda, tada se jedan otpornik postavlja u seriju s njim. Kao rezultat takve veze, ukupni napon primijenjen na ovo kolo bit će jednak zbroju pada potencijalne razlike na svakom elementu kruga. Ako ove gubitke na otporniku označimo kao Ur, a na LED-u kao Us, tada će ukupni napon EMF izvora biti jednak: Uo = Ur + Us.

Parafrazirajući Ohmov zakon za dio mreže I = U / R, dobiva se formula: U = I * R. Zamjenom rezultirajućeg izraza u formulu za pronalaženje ukupnog napona, dobivamo:

Uo = IrRr + IsRs, gdje je

• Ir je struja koja teče kroz otpornik, A.
• Rr - izračunati otpor otpornika, Ohm.
• Is je struja koja prolazi kroz LED, A.
• Rs - interna impedansa LED diode, Ohm.

Vrijednost Rs varira u zavisnosti od uslova rada izvora zračenja, a njegova vrijednost zavisi od jačine struje i potencijalne razlike. Ova zavisnost se može uočiti proučavanjem strujno-naponska karakteristika dioda. U početnoj fazi dolazi do laganog povećanja struje, a Rs ima visoku vrijednost. Nakon toga, impedancija naglo opada i struja brzo raste čak i uz neznatno povećanje napona.

Ako kombinirate formule, dobit ćete sljedeći izraz:

Rr = (Uo - Us) / Io, Ohm

Uzima se u obzir da je jačina struje koja teče u serijskom kolu jednog dijela kola ista u bilo kojoj tački, odnosno Io = Ir = Is. Ovaj izraz je pogodan i za serijsko povezivanje LED dioda, jer također koristi samo jedan otpornik za cijelo kolo.

Dakle, da bismo pronašli traženi otpor, ostaje da saznamo vrijednost Us. Vrijednost pada napona na LED diodi je referentna vrijednost i različita je za svaki radio element. Da biste dobili podatke, morat ćete koristiti tablicu sa podacima na uređaju. Datasheet je skup informacionih listova koji sadrže sveobuhvatne informacije o parametrima, režimima rada, kao i dijagrame kola za uključivanje radio elementa. Proizvodi ga proizvođač proizvoda.

Paralelno kolo

U paralelnoj vezi, radioelementi se međusobno dodiruju u dvije tačke - čvorovi. Za ovaj tip kola važe dva pravila: jačina struje koja ulazi u čvor jednaka je zbroju jačine struje koja izlazi iz čvora, a razlika potencijala u svim tačkama čvorova je ista. Na osnovu ovih definicija možemo zaključiti da se u slučaju paralelnog povezivanja LED dioda, željeni otpornik, koji se nalazi na početku čvora, nalazi po formuli: Rr = Uo / Is1+In, Ohm, gdje je:

• Uo je razlika potencijala primijenjena na čvorove.
• Is1 je struja koja teče kroz prvu LED diodu.
• In je struja koja prolazi kroz n-tu LED diodu.

Ali takav krug sa zajedničkim otporom koji se nalazi ispred paralelne veze LED dioda se ne koristi. To je zbog činjenice da ako jedan emiter izgori, prema zakonu, struja koja ulazi u čvor će ostati nepromijenjena. To znači da će se rasporediti između preostalih radnih elemenata i da će istovremeno kroz njih teći više struje. Kao rezultat toga, doći će do lančane reakcije i svi poluvodički emiteri će na kraju izgorjeti.

Stoga bi bilo ispravno koristiti vlastiti otpornik za svaku paralelnu granu sa svojom LED diodom i izračunati otpornik za LED posebno za svaku ruku. Ovaj pristup je također povoljan po tome što kolo može koristiti radioelemente s različitim karakteristikama.

Proračun otpora svakog kraka odvija se slično kao kod jedne veze: Rn = (Uo - Us) / In, Ohm, gdje je:

• Rn je potrebni otpor n-te grane.
• Uo - Us - razlika u padu napona.
• In je struja kroz n-tu LED diodu.

Primjer izračuna

Pusti to električni dijagram Napajanje se vrši iz izvora konstantnog napona od 32 volta. U ovom krugu postoje dvije marke LED diode povezane paralelno jedna s drugom: Cree C503B-RAS i Cree XM-L T6. Da biste izračunali potrebnu impedanciju, morat ćete saznati tipičan pad napona na ovim LED diodama iz tablice sa podacima. Dakle, za prvi je 2,1 V pri struji od 0,2, a za drugi je 2,9 V pri istoj vrijednosti struje.

Zamjenom ovih vrijednosti u formulu za serijski krug, dobivate sljedeći rezultat:

• R1 =(U0-Us1)/ I=(32−2.1)/0.2 = 21.5 Ohm.
• R2 = (U0-Us2)/ I=(32−2.9)/0.2 = 17.5 Ohm.

Najbliže vrijednosti se biraju iz standardne serije. Oni će biti: R1 = 22 Ohma i R2 = 18 Ohma. Ako želite, možete izračunati i snagu koju rasipaju otpornici koristeći formulu: P = I*I*U. Za pronađene otpornike to će biti P= 0,001 W.

Online kalkulatori zasnovani na pretraživaču

S velikim brojem LED dioda u krugu, izračunavanje otpora za svaku je prilično naporan proces, pogotovo jer možete pogriješiti. Stoga je najlakši način za izračune korištenje online kalkulatora.

Oni su program napisan za pokretanje u pretraživaču. Na internetu možete pronaći mnogo takvih kalkulatora za LED diode., ali princip rada je isti. Morat ćete unijeti referentne podatke u dostavljene obrasce, odabrati dijagram povezivanja i kliknuti na dugme “Rezultat” ili “Izračun”. Onda ostaje samo čekati odgovor.

Ručnim ponovnim izračunavanjem možete ga provjeriti, ali u tome neće biti puno smisla, jer programi koriste slične formule prilikom izračunavanja.