Při výrobě různých zařízení je často nutné používat LED a LED indikátory. Budeme předpokládat, že víte, co je to LED a co to je.
Připojení LED k napájení se obvykle provádí přes odpor omezující proud (zhášecí odpor). Níže jsou popsány principy a vzorce pro výpočet tlumícího odporu a také malá kalkulačka pro rychlý výpočet.
Výpočet zhášecího odporu pro LED
Nejprve si ujasněme, jak vypočítat odpor zhášecího rezistoru, na čem závisí a jaký výkon by měl mít rezistor pro napájení LED ze zdroje.
Rýže. 1. Schéma připojení LED ke zdroji energie přes odpor.
Jak můžete vidět z diagramu, proud (I) rezistorem a LED teče stejně ze stejného. Napětí na rezistoru se rovná rozdílu mezi napájecím napětím a napětím na LED (VS-VL). Zde musíme vypočítat odpor rezistoru (R), při kterém obvodem poteče napětí I a na LED bude napětí VL.
Řekněme, že budeme LED napájet z baterie napětí 5Vtakové napájecí napětí se zpravidla používá k napájení obvodů mikrořadičů a dalších digitálních zařízení.
Vypočítat hodnota napětí na zhášecím rezistoru, k tomu potřebujeme znát úbytek napětí na LED, to lze najít v manuálu pro konkrétní LED.
Přibližné hodnoty poklesu napětí pro LED diody (AL307 a další nízkopříkonové v podobném balení):
- červená – 1,8. 2B;
- zelená a žlutá – 2. 2,4V;
- bílá a modrá – 3. 3,5V.
Řekněme, že použijeme modrá LED úbytek napětí na něm je 3V.
Vypočítáme napětí na zhášecím odporu:
Udream u5d Upit – Ulight u3d 2V – XNUMXV uXNUMXd XNUMXV.
pro výpočet tlumícího rezistoru potřebujeme znát proud přes LED. Jmenovitý proud konkrétního typu LED lze nalézt v referenční knize. U většiny LED s nízkým výkonem (jako AL307) je jmenovitý proud v rozsahu 10-25 mA.
Řekněme, že pro naši LED jmenovitý proud pro jeho dostatečně jasný svit je 20mA (0,02A). Ukazuje se, že na rezistoru zhasne napětí 2V a projde proud 20mA. Proveďme výpočet pomocí vzorce Ohmova zákona:
R u2d U / I u0,02d 100V / XNUMXA uXNUMXd XNUMX ohmů.
Ve většině případů je vhodný nízkopříkonový rezistor s výkonem 0,125-0,25W (MLT-0,125 a MLT-0,25). Pokud je úbytek proudu a napětí na rezistoru velmi odlišný, pak to není na škodu udělat výpočet výkonu rezistoru:
P u2d U * I u0,02d 0,04V * XNUMXA uXNUMXd XNUMX W.
0,04 W je tedy zřetelně méně než jmenovitý výkon i pro odpor s nejnižším výkonem MLT-0,125 (0,125 W).
Pojďme počítat pro červená LED (napětí 2V, proud 15mA).
Udream u5d Upit – Ulight u2d 3V – XNUMXV uXNUMXd XNUMXV.
R u3d U / I u0,015d 200V / XNUMXA uXNUMXd XNUMX ohmů.
P u3d U * I u0,015d 0,045V * XNUMXA uXNUMXd XNUMX W.
Jednoduchá kalkulačka pro výpočet tlumícího odporu
Nyní víte, jak pomocí vzorců vypočítat zhášecí odpor pro napájení LED. Pro usnadnění výpočtů byla napsána jednoduchá online kalkulačka:
Formulář zaslal Michail Ivanov.
Závěr
Při připojování LED nezapomeňte, že mají polaritu. Pro určení polarity LED můžete použít multimetr v režimu spojitosti nebo ohmmetr.
Použití zhášecích odporů je opodstatněné pro napájení LED s nízkým výkonem, při napájení vysoce výkonných LED je třeba použít speciální LED ovladače a stabilizátory.
A ještě jednou, ahoj všichni!
Jak jsem slíbil, tentokrát budu stručně mluvit o pravidlech pro začlenění LED do elektrického obvodu, výpočet provozního režimu LED, výběr odporů omezujících proud pro ně a také dešifrování barevného kódu výstupních odporů.
Na internetu je mnoho informací o napájení LED, ale bohužel mnoho autorů vlastních návrhů často dělá chyby, z nichž hlavní je, když je několik LED připojeno ke společnému obvodu současně. . Nejprve se podívejme na rozsvícení jedné LED diody pro provoz na 12V napětí, ale předtím si definujme terminologii.
Jak jsem si všiml, lidé si často pletou sériové a paralelní zapojení jakýchkoli prvků elektrického obvodu. Uvažujme xy z xy.
1. Sériové připojení
V sérii – jedná se o řetězec, jeden po druhém, kdy je jedna svorka předchozí části připojena pouze k jedné svorce následující. Dobrým příkladem je kulatý tanec 🙂
Obrázek 1 – sériové připojení. Žárovky jdou za sebou a na baterii
Hlavní rysy tohoto spojení:
– v případě žárovek nebo LED, oni musí být stejné, navržený pro stejné napětí a proud, jinak některé z nich nebudou hořet, zatímco jiné budou hořet příliš jasně, dokonce až k vyhoření;
– součet napětí, pro který je každá žárovka navržena, by se měl rovnat (ideálně) nebo přibližně rovnat (v praxi) napětí baterie. Nebo naopak každá žárovka bude mít napětí rovné napětí baterie dělené počtem žárovek. Nebo ze třetí strany: součet napětí na všech prvcích sériového obvodu se rovná napájecímu napětí;
– v kterékoli části okruhu bude unikat stejný proud;
– pokud dojde k přepálení některé žárovky, zhasnou všechny najednou, protože se přeruší obvod.
2. Paralelní zapojení – všechny prvky obvodu jsou zapojeny tak, že ze dvou svorek jsou některé spojeny do jednoho vodiče, jiné do druhého. Jasným příkladem je dívka a mladý muž, kteří se drží za ruce, stojí tváří v tvář :))) No, nebo děti hrající si „vláček“.
Obrázek 2 – paralelní zapojení. Levé závěry jsou na jedné hromadě, pravé jsou na druhé.
Hlavní rysy:
– žárovky mohou být různého výkonu, pro různé proudy, ale pro stejné napětí, stejné (ideálně) nebo přibližně stejné (v praxi) napětí baterie;
– jakýkoli prvek bude mít stejné napětí;
— proud odebíraný z baterie je roven součet proudů všechny žárovky;
— pokud některá žárovka shoří, zbytek bude hořet dále.
Existuje i třetí možnost zapojení – smíšené zapojení, kdy je paralelně zapojeno více sériových obvodů a naopak.
Obrázek 3 – smíšené zapojení: vlevo tři sériové obvody jsou zapojeny paralelně, vpravo – naopak
V takovém spojení má každý typ řetězu stejné hlavní rysy jako jednotlivě. Mimochodem, když se podíváte pozorně, obvod zobrazený na obrázku 1 je také příkladem smíšeného zapojení: sekvenční zapojen obvod žárovky paralelní baterie :)))
Přejděme k tomu hlavnímu – LED diodám. Žárovky v podsvícení např. palubní desky VDO 2110 jsou zapojeny paralelně, každá žárovka je dimenzována na napětí 12V (pro žárovku je určujícím parametrem její provozní napětí, výkon a jejich počet závisí na pouze na napájení zdroje) a lze je připojit přímo k napájení. S LED je to jiné. Když LED dioda pracuje ve vypočítaném, normálním režimu, napětí na ní je obvykle 3. 3,3V, ale určujícím parametrem pro něj není napětí, ale proud. Vlastnosti polovodiče jsou takové, že když na něm postupně narůstá napětí řekněme pomocí reostatu pro nastavení podsvícení, začne růst z nuly na určitou hodnotu (u LED je to zmíněných 3. 3,3V ), po kterém napětí zůstává prakticky nezměněno, pak pouze zvyšuje proud. A když překročí určitou hodnotu, LED shoří. Pokud přivedete napětí přímo na LED z baterie, bude to stále 12 voltů, ale životnost diody bude určena sekundami, ne-li zlomky sekund.
Aby LED fungovala od 12V, je nutné omezit jeho proudaby nepřekročila maximální přípustnou hodnotu pro LED. To lze provést několika způsoby: pomocí rezistoru omezujícího proud, stabilizátoru proudu nebo pulsně šířkové modulace. Protože to vše píšu s ohledem na začátečníky, vynecháme poslední dvě metody – ti, kteří jsou „v nádrži“, již toto vše nepotřebují – a zvážíme metodu výpočtu rezistoru omezujícího proud.
Abychom snížili a omezili proud v obvodu LED, musíme zvýšit odpor tohoto obvodu. Připomeňme si zákon pana Ohma:
kde: I – proud, U – napětí, R – odpor
Naše napětí je vždy stejné – 12V. Někdo namítne – ne 12, ale 14,4V. Řekněme to takto: naše napětí se vždy rovná napětí palubní sítě automobilu, ale abychom ochránili LED před selháním, provedeme všechny výpočty pro maximální napětí – 14,4V. Takže naše napětí je vždy stejné – 14,4V. Jmenovitý proud moderních LED je obvykle 10. 20 mA. Toto (stejně jako provozní pokles napětí v propustném směru na LED – 3. 3,3V hodnota zprůměrovaná pro většinu bílo-modro-červeno-zeleno-RGB LED ve verzi SMD) je lepší objasnit pomocí datového listu, pokud typ LED je známo. Pokud je typ neznámý, je lepší vzít hodnotu 10 mA – světlo bude slabší, ale proudovým přetížením rozhodně nevyhoří.
Pro zvýšení odporu obvodu LED je k němu sériově zapojen odpor omezující proud:
Abychom určili jeho hodnotu, zjistíme, kolik voltů by mělo přes rezistor klesnout. Připomeňme si pravidlo sériového obvodu: součet napětí na všech prvcích se rovná napájecímu napětí. Naše napájení je 14,4V. Jmenovité napětí na LED je 3,3V.
14,4V – 3,3V = 11,1V
To je přesně napětí, které by mělo být na rezistoru – 11,1V. Proud tekoucí obvodem (včetně LED) je 10. 20 mA. Například pro SMD LED o velikosti 3528 je jmenovitý proud obvykle 20 mA, ale pro větší bezpečnost vezměme o něco méně – 15 mA. Odvoďme odpor ze vzorce Ohmova zákona:
Napětí na rezistoru jsme vypočítali na 11,1V, proud procházející LED diodou a tedy rezistorem jsme zvolili 15mA. Odpor rezistoru R = 11,1V / 15mA = 0,74 kOhm. Obecně, pokud uděláte vše podle všech pravidel, proud by měl být uveden v ampérech a hodnota odporu bude v ohmech: 11,1 V / 0,015 A = 740 Ohmů. Což je v podstatě to samé 🙂 Nejbližší standardní hodnota k vypočtené hodnotě je 750 Ohmů. Výpočet je dokončen.
Může být užitečné vypočítat výkon rezistoru, abyste měli jistotu, že vydrží. Chcete-li to provést, musíte vynásobit proud rezistorem (tentokrát v ampérech :)) napětím na něm: 11,1 V * 0,015 A = 0,17 W (zaokrouhleno). Nyní je výpočet zcela hotový – k napájení jedné LED potřebujeme rezistor o výkonu 0,25 W (nejbližší standardní hodnota) s odporem 750 Ohmů.
Pro pohodlí dám vše na jednu hromadu, ať je cheat sheet:
Kompletní výpočet odporu omezujícího proud
Místo rezistoru můžete do obvodu zařadit proudový stabilizátor, v síti je nyní mnoho jednoduchých obvodů. Možná se někdy dostanu k jejich popisu.
Nejčastěji se při přesvětlování různých panelů (přístrojové panely, kamna atd.) LED spojují do skupin (obvykle tři, méně často dvě), čímž se šetří odpory. A zde je nejdůležitější pravidlo: LED ve skupině musí být zapojeny pouze postupně!
Proč? Je to jednoduché. V sériovém obvodu protéká všemi prvky stejný proud, který můžeme přesně určit a nastavit pomocí rezistoru. Paralelně můžeme nastavit pouze celkový proud celého obvodu, bude se rovnat součtu proudů procházejících LED. Na světě není nic ideálního, LED diody mají také řadu parametrů: některé spotřebují méně proudu, jiné více a může se ukázat, že proud třemi „špatnými“ LED je 45 mA (15 mA pro každou – zdá se spravedlivé, že ano?), ale kvůli širokému rozšíření jejich parametrů mohou dvě diody přijímat každá 10 mA, ale třetí dostane zbývajících 25, bude jednou uražen – a to je vše. A celkem bude stejných 45 mA.
Tak tady to je, nejtvrdší pravidlo: několik LED s jedním rezistorem – pouze v sérii. Tyto skupiny ale připojujeme k sobě paralelně, protože každá z nich bude dimenzována na 14,4V.
Výpočet pro skupinu dvou nebo tří diod se neliší od výše uvedeného, pouze při výpočtu napětí na rezistoru od napájecího napětí musíte odečíst součet napětí všechny LED ve skupině (6,6V pro dva, 9,9 pro tři). Odpor a výkon se počítají stejným způsobem.
To je vlastně vše 🙂
A nakonec slíbená tabulka barevného kódování rezistorů a online služba pro jeho dekódování.
Děkuji za pozornost! Dobré plány a dobrou náladu všem 🙂 Uvidíme se znovu ve vysílání!
