Jak zjistit, jaký odpor je potřeba pro LED?

Mnoho uživatelů při připojení diodového pásku nebo samostatné LED ke zdroji energie zjistí, že prvek odmítá svítit podle očekávání nebo, což je ještě horší, prostě shoří.

Jde o to, že uzel je připojen k napájení bez řádné ochrany a předběžných výpočtů.

Tento problém je kupodivu vyřešen velmi snadno. Existuje mnoho online nástrojů, které mohou provádět automatické výpočty, ale ne všem těmto výsledkům lze věřit. A nejlepší je nejprve porozumět principům a poté vše vypočítat ručně kvůli spolehlivosti, zejména proto, že tato operace je poměrně jednoduchá.

Co potřebujete vědět

Pokud najednou neznáte tři Kirchhoffovy zákony (pravidla) pro elektrické obvody, pak se uklidněte, nepotřebujete jejich znalosti. Jediný nutný vzorec popisuje Ohmův zákon pro úsek řetězce.

Zní to takto: proudová síla části obvodu je přímo úměrná napětí a nepřímo úměrná odporu na ní. Nebo toto: proud se rovná napětí děleno odporem (nejzjednodušenější verze).

Vzorec lze v případě potřeby snadno převést na jiné.

To druhé použijeme v našich výpočtech.

V originále je vzorec trochu složitější, protože bere v úvahu vnitřní odpor a EMF samotného zdroje proudu.

Můžeme je ale v daných podmínkách problému klidně ignorovat.

Budeme tedy potřebovat následující parametry:

1. Výstupní charakteristiky proudu a napětí v místě připojení. Pokud se jedná o část obvodu, pak se hodnoty nejlépe měří ampérmetrem a voltmetrem. Pokud je provedeno přímé připojení ke zdroji proudu (může to být usměrňovač, baterie nebo akumulátor), bude stačit znát jejich jmenovité hodnoty uvedené v označení nebo v průvodní dokumentaci.

2. Maximální (maximálně přípustné) a jmenovité hodnoty napájecího napětí a proudu pro připojenou LED. Nejčastěji je poznáte podle označení rádiové komponenty. Pokud se jedná o LED pásek, pak v průvodní dokumentaci.

Výpočet pro sériové připojení

Ve skutečnosti jsou LED v sérii spojené s omezovacím odporem nejběžněji používaným obvodem. Například LED pásek není nic jiného než sada LED zapojených do série.

Rýže. 1. LED pásek

Pro názornost schematický diagram.

Rýže. 2. Schematické schéma

V tomto případě bude rezistor fungovat jako dělič napětí a omezovač proudu.

Vzorec bude vypadat takto.

• R_zlobr – toto je hodnota omezovacího odporu;
• U_Pete — napětí na zdroji energie (nebo v části obvodu, kde je připojena jednotka dioda-odpor);
• U_sd — jmenovité provozní napětí LED (viz technická dokumentace);
• I_sd — jmenovitá (provozní) hodnota proudu LED (viz technická dokumentace k LED).

Pokud potřebujete připojit několik diod najednou, vzorec bude vypadat takto.

Kde N je počet LED zapojených v sérii.

U LED pásků je nutné pracovat s parametry ne jednoho prvku (diody), ale celé sekce najednou (vycházíme z norem na 1 délkový metr, vynásobený počtem skutečně použitých metrů).

Při tomto uspořádání dílů je dovoleno zapojovat pouze diody, které jsou parametry identické (samotné fungují jako děliče napětí a pro někoho tedy prostě nebude dostatek výkonu).

Nechte U_Pete = 24 V, U_sd = 1,8 V (u většiny LED je tento rozsah 1,5 – 2 V), I_sd = 10 mA (nebo 0,01 A, což také odpovídá běžným hodnotám běžně používaných modelů diod). Dosazením do vzorce dostaneme:

R_zlobr = (24 – 1,8) / 0,01 = 22,2 / 0,01 = 2220 (Ohm)

Nebo 2,22 kOhm (kiloohm).

Pokud je 5 diod, výsledek bude následující:

R_zlobr = (24 – 1,8 5) / 0,01 = 15 / 0,01 = 1500 (Ohm)

Rezistory se vyrábějí pouze s pevnými hodnotami. To, co potřebujete, můžete získat zapojením několika různých odporů do série (pak se jejich hodnoty sčítají) nebo paralelně (výpočtový vzorec níže).

Před instalací je nejlepší změřit indikátor ohmmetrem.

Paralelní zapojení LED

Zařazení do okruhu lze provést následovně.

Rýže. 3. Paralelní zapojení LED

V tomto případě je napětí na každé rezistorové LED sekci stejné (při paralelním zapojení se mění pouze síla proudu), což znamená, že výpočet bude proveden jako ve výše uvedených příkladech.

Paralelní zapojení LED se nedoporučuje, protože při silném poklesu proudu (je vydělen počtem prvků) diody jednoduše přestanou svítit.

Výpočet ztrátového výkonu na rezistoru

Vzhledem k tomu, že čím větší odpor má prvek vůči proudu, který jím prochází, tím více práce vykoná. A práce je vždy doprovázena uvolňováním energie, což znamená, že rezistor jako blokovací prvek se nevyhnutelně zahřeje.

Aby odpor neselhal dříve, než je nutné, je třeba správně vypočítat přijatou energii a zajistit její rovnoměrný rozptyl.

Vzhledem k tomu, že rezistor je v obvodu zapojen sériově, v sekci „dioda-rezistor“ je síla proudu všude stejná a nepřesahuje jmenovitou hodnotu, kterou jsme použili při výpočtech, tj._sd (vlastní odpor diody lze v tomto případě zanedbat, protože je zanedbatelný; ukazuje se, že odpor části obvodu je velmi blízký hodnotě omezovacího odporu).

Poté se podle vzorce vypočte aktuální výkon.

Pro odpor 2220 Ohmů s proudem v části obvodu 0,01 A

P = 0,01 · 0,01 · 2220 = 0,222 (W).

Nejlepší je poskytnout malou marži (až 50 %).

Takto vypadá LED v reálném životě:
A takto je to naznačeno na obrázku:

K čemu slouží LED?
LED diody vyzařují světlo, když jimi prochází elektrický proud.

Byly vynalezeny v 70. letech minulého století k výměně žárovek, které často vyhořely a spotřebovaly spoustu energie.

Spojování a pájení
LED musí být zapojeny správným způsobem s ohledem na jejich polaritu + pro anodu a k pro katodu. Katoda má krátký přívod, kratší nohu. Pokud vidíte vnitřek LED, katoda má větší elektrodu (nejedná se však o oficiální metodu).

LED diody se mohou poškodit teplem při pájení, ale při rychlém pájení je riziko nízké. Při pájení většiny LED diod není třeba provádět žádná zvláštní opatření, ale může být užitečné uchopit nohu LED pomocí pinzety pro odvod tepla.

Kontrola LED diod
Nikdy nepřipojujte LED přímo k baterii nebo ke zdroji napájení!
LED dioda shoří téměř okamžitě, protože ji spálí příliš velký proud. LED musí mít omezovací odpor Pro rychlé testování je pro většinu LED vhodný odpor 1k ohm, pokud je napětí 12V nebo méně. Nezapomeňte správně zapojit LED diody, dodržujte polaritu!

LED barvy
LED diody se dodávají téměř ve všech barvách: červená, oranžová, oranžová, oranžová, zelená, modrá a bílá. Modré a bílé LED jsou o něco dražší než jiné barvy.
Barva LED je dána typem polovodičového materiálu, ze kterého je vyrobena, a nikoli barvou plastu jejího pouzdra. LED diody libovolné barvy jsou dodávány v bezbarvém pouzdře, v takovém případě lze barvu zjistit pouze zapnutím.

Vícebarevné LED diody
Vícebarevná LED je navržena zpravidla jednoduše, je červená a zelená kombinovaná do jednoho pouzdra se třemi nohami. Změnou jasu nebo počtu pulzů na každém krystalu můžete dosáhnout různých barev záře.

Výpočet LED rezistoru
LED musí mít ve svém obvodu sériový odpor, aby omezil proud procházející LED, jinak se téměř okamžitě spálí.
Rezistor R je určen vzorcem:
R = (VS – VL) / I

VS = napájecí napětí
VL = dopředné napětí vypočtené pro každý typ diody (obvykle 2 až 4 volty)
I = proud LED (například 20 mA), měl by být menší než maximální povolený pro vaši diodu
Pokud nelze velikost odporu vybrat přesně, vezměte rezistor s větší hodnotou. Ve skutečnosti rozdíl téměř nepoznáte. jas záře se docela mírně sníží.
Například: Pokud je napájecí napětí VS = 9V a svítí červená LED (V = 2V) vyžadující I = 20mA = 0.020A,
R = (- 9 V) / 0.02 A = 350 Ohm. V tomto případě můžete vybrat 390 Ohmů (nejbližší standardní hodnota, která je větší).

Výpočet LED rezistoru pomocí Ohmova zákona
Ohmův zákon říká, že odpor rezistoru je R = V / I, kde:
V = napětí na rezistoru (V = S – VL v tomto případě)
I = proud přes rezistor
Takže R = (VS – VL) / I

Sériové zapojení LED.
Pokud chcete připojit několik LED najednou, lze to provést sériově. To snižuje spotřebu energie a umožňuje připojit velké množství diod současně, například jako nějaký druh girlandy.
Všechny LED, které jsou zapojeny do série, musí být stejného typu. Napájecí zdroj musí mít dostatečný výkon a poskytovat odpovídající napětí.

Příklad výpočtu:
Červené, žluté a zelené diody – při sériovém zapojení je potřeba napájecí napětí minimálně 8V, takže téměř ideálním zdrojem bude 9voltová baterie.
VL = 2V + 2V + 2V = 6V (tři diody, jejich napětí se sečtou).
Pokud je napájecí napětí VS 9V a proud diody = 0.015A,
Rezistor R = (VS – VL) / I = (9 – 6) /0,015 = 200 Ohm
Vezmeme odpor 220 Ohm (nejbližší standardní hodnota, která je větší).

Vyhněte se paralelnímu připojení LED!
Zapojit několik LED paralelně pomocí jednoho odporu není dobrý nápad.

LED diody mají zpravidla řadu parametrů, z nichž každá vyžaduje mírně odlišné napětí. což činí takové spojení prakticky nefunkčním. Jedna z diod bude svítit jasněji a bude odebírat více proudu, dokud selže. Toto spojení značně urychluje přirozenou degradaci LED krystalu. Pokud jsou LED zapojeny paralelně, musí mít každá LED svůj vlastní omezovací odpor.

Blikající LED diody
Blikající LED vypadají jako běžné LED, mohou samy blikat, protože obsahují vestavěný integrovaný obvod. LED bliká při nízkých frekvencích, obvykle 2-3 bliknutí za sekundu. Takové drobnosti se vyrábějí pro autoalarmy, různé indikátory nebo dětské hračky.

Alfanumerické LED indikátory
Alfanumerické indikátory LED se nyní používají velmi zřídka, jsou složitější a dražší než indikátory z tekutých krystalů. Dříve to byl prakticky jediný a nejpokročilejší způsob zobrazování, byly dokonce instalovány na mobilních telefonech :)

Při sériovém zapojení je nutné počítat s úbytkem napětí na každé diodě, toto množství sečíst a výše uvedené množství odečíst od napájecího napětí a pro něj vypočítat proud, který se počítá pro jednu LED. S paralelou je to trochu složitější, když dáte paralelně druhou diodu, vydělíte rezistor potřebný pro jednu na polovinu, a když jsou tři, pak se hodnota odporu pro dvě diody musí vynásobit 0.7, když jsou čtyři diody, hodnota pro tři se musí vynásobit 0.69, pro pět – nominální hodnota pro čtyři se vynásobí 0.68 atd. Při sériovém zapojení je výkon rezistoru stejný jako u jedné diody bez ohledu na počet, ale při paralelním zapojení se s každým přidáním diody musí výkon úměrně zvyšovat. Pouze paralelní a sériové zapojení musí mít diody stejného typu. Na každou diodu ale dávám vždy jiný odpor, protože diody mají poměrně širokou škálu parametrů. A jak ukazuje praxe, vždy existuje slabý článek.