LED-ul este un dispozitiv semiconductor cu un neliniar caracteristica volt-amper(VAC). Funcționarea sa stabilă, în primul rând, depinde de mărimea curentului care curge prin el. Orice suprasarcină, chiar nesemnificativă, duce la degradarea cipului LED și la o scădere a duratei de viață a acestuia.
Pentru a limita curentul care trece prin LED la nivelul corect, circuit electric trebuie completat cu un stabilizator. Cel mai simplu element de limitare a curentului este un rezistor.
Important! Rezistorul limitează, dar nu stabilizează curentul.
Calcularea unui rezistor pentru un LED nu este o sarcină dificilă și se face într-un mod simplu. formula școlară. Dar cu procese fizice curgând în joncțiunea p-n a LED-ului, se recomandă să ne cunoaștem mai bine.
Teorie
Calcul matematic
Mai jos este principalul schema circuituluiîn chiar versiune simplă. În el, LED-ul și rezistorul formează un circuit în serie prin care circulă același curent (I). Circuitul este alimentat de o sursă de tensiune EMF (U). În modul de funcționare, se produce o cădere de tensiune pe elementele circuitului: pe rezistor (U R) și pe LED (U LED). Folosind a doua regulă Kirchhoff, se obține următoarea egalitate: 
sau interpretarea acesteia
În formulele de mai sus, R este rezistența rezistorului calculat (Ohm), R LED este rezistența diferențială a LED-ului (Ohm), U este tensiunea (V).
Valoarea LED-ului R se modifică pe măsură ce condițiile de funcționare se modifică dispozitiv semiconductor. LA acest caz variabilele sunt curentul și tensiunea, de raportul cărora depinde valoarea rezistenței. O explicație clară a ceea ce s-a spus este CVC-ul LED-ului. 
Pe sectiunea initiala caracteristici (până la aproximativ 2 volți) există o creștere lină a curentului, ca urmare a căreia R LED are mare importanță. Apoi se deschide joncțiunea p-n, care este însoțită de creștere bruscă curent cu o ușoară creștere a tensiunii aplicate.
Printr-o simplă transformare a primelor două formule, puteți determina rezistența rezistenței de limitare a curentului: U LED este o valoare de pașaport pentru fiecare tip individual de LED.
Calcul grafic
Având la îndemână CVC-ul LED-ului studiat, puteți calcula rezistența grafic. Desigur, această metodă nu este pe scară largă aplicație practică. La urma urmei, cunoscând curentul de sarcină, din grafic, puteți calcula cu ușurință magnitudinea tensiunii directe. Pentru a face acest lucru, este suficient să desenați o linie dreaptă de pe axa y (I) până când se intersectează cu curba, apoi să coborâți linia până la abscisă (U LED). Ca rezultat, se obțin toate datele pentru calcularea rezistenței.
Cu toate acestea, opțiunea grafică este unică și merită o anumită atenție.
Calculăm rezistența pentru un LED cu un curent nominal de 20 mA, care trebuie conectat la o sursă de alimentare de 5 V. Pentru a face acest lucru, trageți o linie dreaptă din punctul de 20 mA până când se intersectează cu curba LED-ului. În plus, prin punctul 5 V și punctul de pe grafic, tragem o linie până când se intersectează cu axa y și obținem valoare maximă curent (I max), aproximativ egal cu 50 mA. Folosind legea lui Ohm, calculăm rezistența: Pentru ca circuitul să fie sigur și fiabil, este necesar să excludem supraîncălzirea rezistorului. Pentru a face acest lucru, găsiți puterea disipată prin formula:
Când este posibil să conectați un LED printr-un rezistor?
Puteți conecta un LED printr-un rezistor dacă problema eficienței circuitului nu este primordială. De exemplu, folosirea unui LED ca indicator pentru a ilumina un comutator sau un indicator de tensiune de rețea în aparatele electrice. În astfel de dispozitive, luminozitatea nu este importantă, iar consumul de energie nu depășește 0,1 wați. Când conectați un LED cu un consum mai mare de 1 W, trebuie să vă asigurați că sursa de alimentare oferă o tensiune stabilizată.
Dacă tensiunea de intrare a circuitului nu este stabilizată, atunci tot zgomotul și supratensiunile vor fi transmise la sarcină, perturbând funcționarea LED-ului. Un prim exemplu servește ca un autovehicul reteaua electrica, în care tensiunea bateriei este doar teoretic de 12 V. În cel mai simplu caz, faceți Iluminare de fundal cu LEDîn mașină urmează printr-un stabilizator liniar din seria LM78XX. Și pentru a crește cumva eficiența circuitului, trebuie să porniți 3 LED-uri în serie. De asemenea, un circuit de alimentare printr-un rezistor este solicitat în scopuri de laborator pentru testarea noilor modele de LED-uri. În alte cazuri, se recomandă utilizarea unui stabilizator de curent (driver). Mai ales când costul diodei emițătoare este proporțional cu costul șoferului. Obțineți un dispozitiv gata făcut cu parametri cunoscuți, care trebuie doar conectat corect.
Exemple de calcul al rezistenței și puterii rezistenței
Pentru a ajuta începătorii să-și orienteze, iată câteva exemple practice despre cum se calculează rezistența pentru LED-uri.
Cree XM–L T6
În primul caz, vom calcula rezistența necesară pentru a conecta un LED puternic la o sursă de tensiune de 5 V. Cree XM-L cu bin T6 are următorii parametri: LED U tipic = 2,9 V și LED U maxim = 3,5 V la curent I LED \u003d 0,7 A. Valoarea tipică a LED-ului U ar trebui înlocuită în calcule, deoarece. este cel mai adesea adevărat. Valoarea calculată a rezistenței este prezentă în seria E24 și are o toleranță de 5%. Cu toate acestea, în practică este adesea necesară rotunjirea rezultatelor obținute la cea mai apropiată valoare din seria standard. Rezultă că, ținând cont de rotunjire și o toleranță de 5%, rezistența reală se modifică și, după aceasta, curentul se modifică invers proporțional. Prin urmare, pentru a nu depăși curentul de funcționare al sarcinii, este necesară rotunjirea în sus a rezistenței calculate.
Folosind cele mai comune rezistențe din seria E24, nu este întotdeauna posibil să găsiți valoarea corectă. Există două moduri de a rezolva această problemă. Primul implică conectarea în serie a unei rezistențe suplimentare de limitare a curentului, care ar trebui să compenseze ohmii lipsă. Selectarea acestuia ar trebui să fie însoțită de măsurători ale curentului de control.
A doua metodă oferă o precizie mai mare, deoarece implică instalarea unui rezistor de precizie. Acesta este un astfel de element, a cărui rezistență nu depinde de temperatură și de alți factori externi și are o abatere de cel mult 1% (seria E96). În orice caz, este mai bine să lăsați curentul real puțin mai mic decât cel nominal. Acest lucru nu va afecta foarte mult luminozitatea, dar va oferi cristalului o operare blândă.
Puterea disipată de rezistor va fi:
Puterea calculată a rezistenței pentru LED trebuie mărită cu 20-30%.
Să calculăm eficiența lămpii asamblate:
Exemplu cu LED SMD 5050
Prin analogie cu primul exemplu, să ne dăm seama pentru ce fel de rezistor este necesar. Aici este necesar să se țină cont de caracteristicile de design ale LED-ului, care constă din trei cristale independente.
Dacă LED-ul SMD 5050 este monocolor, atunci tensiunea directă în starea deschisă pe fiecare cristal va diferi cu cel mult 0,1 V. Aceasta înseamnă că LED-ul poate fi alimentat de la un rezistor prin combinarea a 3 anozi într-un singur grup și trei catozi în altul. Selectăm un rezistor pentru conectarea unui SMD alb 5050 cu următorii parametri: U LED tipic \u003d 3,3 V la un curent de un cip I LED \u003d 0,02 A. Cea mai apropiată valoare standard este de 30 Ohm. 
Acceptăm pentru instalare un rezistor limitator cu o putere de 0,25 W și o rezistență de 30 Ohm ± 5%.
LED-ul SMD 5050 RGB are o tensiune directă diferită pentru fiecare matriță. Prin urmare, va trebui să controlați culorile roșu, verde și albastru cu trei rezistențe de evaluări diferite.
Calculator online
Calculatorul online pentru LED-uri prezentat mai jos este un plus util care va face singur toate calculele. Cu el, nu trebuie să desenați și să calculați nimic manual. Tot ce este necesar este să introduceți cei doi parametri principali ai LED-ului, să indicați numărul acestora și tensiunea sursei de alimentare. Cu un singur clic al mouse-ului, programul va calcula independent rezistența rezistorului, va selecta valoarea acestuia din intervalul standard și va indica marcajul de culoare. În plus, programul va oferi schema gata incluziuni.
LED-ul are o rezistență internă foarte mică, dacă este conectat direct la sursa de alimentare, curentul va fi suficient de mare pentru a-l arde. Fire de cupru sau aur cu care este legat cristalul constatări externe, poate rezista la salturi mici, dar daca sunt depasite cu putere se ard si puterea nu mai curge catre cristal. Calcul online rezistența pentru un LED este realizată pe baza nominală a acestuia forta de munca actual.
- 1. Calculator online
- 2. Parametrii principali
- 3. Caracteristici ale ICE ieftine
Calculator online
Faceți în prealabil o schemă de cablare pentru a evita erorile de calcul. Calculatorul online vă va arăta rezistența exactă în ohmi. De regulă, se pare că rezistențele cu această evaluare nu sunt disponibile și vi se va afișa cea mai apropiată evaluare standard. Dacă nu este posibil să faceți o selecție precisă a rezistenței, atunci utilizați o denumire mai mare. O valoare adecvată se poate face prin conectarea rezistenței în paralel sau în serie. Calculul rezistenței pentru LED poate fi omis dacă utilizați o variabilă puternică sau rezistor de reglare. Cel mai comun tip este 3296 la 0,5W. Când utilizați o sursă de alimentare de 12 V, pot fi conectate până la 3 LED-uri în serie.
Rezistoarele vin în diferite clase de precizie, 10%, 5%, 1%. Adică rezistența lor poate eroa în aceste limite într-un mod pozitiv sau latura negativă.
Nu uitați să țineți cont de puterea rezistorului de limitare a curentului, aceasta este capacitatea sa de a disipa o anumită cantitate de căldură. Dacă este mic, atunci se va supraîncălzi și eșua, întrerupând astfel circuitul electric.
Pentru a determina polaritatea, puteți aplica o tensiune mică sau puteți utiliza funcția de testare a diodei de pe multimetru. Diferit de modul de măsurare a rezistenței, de obicei furnizat de la 2V la 3V.
Setări principale
De asemenea, la calcularea LED-urilor, ar trebui să se țină cont de răspândirea parametrilor, pentru cele ieftine vor fi maxime, pentru cele scumpe vor fi mai mult la fel. Pentru a verifica această setare, trebuie să le activați condiții egale, adică secvenţial. Prin reducerea curentului sau a tensiunii, reduceți luminozitatea la puncte ușor strălucitoare. Vizual vei putea judeca, unele vor străluci mai strălucitoare, altele slab. Cu cât ard mai uniform, cu atât se răspândesc mai puțin. Calculatorul de rezistență LED presupune că caracteristicile chip-urilor LED sunt ideale, adică diferența este zero.
Scăderea tensiunii pentru modelele obișnuite cu putere redusă de până la 10W poate fi de la 2V la 12V. Pe măsură ce puterea crește, numărul de cristale din dioda COB crește, fiecare are o picătură. Cristalele sunt conectate în serie în serie, apoi sunt combinate în circuite paralele. La puteri de la 10W la 100W, reducerea crește de la 12V la 36V.
Acest parametru trebuie specificat în tehnica caracteristicile LED-urilor cip și depinde de scop:
- culori albastru, rosu, verde, galben;
- RGB tricolor;
- RGBW cu patru culori;
- bicolor, alb cald și rece.
Caracteristicile ICE ieftine
Înainte de a alege un rezistor pentru un LED aprins calculator online, ar trebui să vă asigurați că parametrii diodelor. Chinezii de pe Aliexpress vând o mulțime de leduri, pretinzându-le drept cele de marcă. Cele mai populare modele sunt SMD3014, SMD 3528, SMD2835, SMD 5050, SMD5630, SMD5730. Cele mai rele lucruri se fac de obicei sub marca Epistar.
De exemplu, cel mai adesea chinezii trișează pe SMD5630 și SMD5730. Numerele din marcaj indică doar dimensiunea carcasei 5,6 mm pe 3,0 mm. În cele de marcă, o carcasă atât de mare este folosită pentru a instala cristale puternice la 0,5W, prin urmare, cumpărătorii de diode SMD5630 sunt direct asociați cu o putere de 0,5W. Chinezul viclean profită de acest lucru și instalează un cristal ieftin și slab în carcasa 5630 la o medie de 0,1W, indicând în același timp un consum de energie de 0,5W.
chinez becuri LED porumb
bun exemplu vor fi lămpi de mașină și LED-uri de porumb în care se livrează un numar mare de cipuri LED slabe și de calitate scăzută. Cumpărătorul mediu crede că cu cât sunt mai multe LED-uri, cu atât strălucește mai bine și cu atât puterea este mai mare.
Lămpi auto pe cea mai slabă gheață 0.1W
Pentru a economisi bani, colegii mei cu LED-uri caută LED-uri decente pe Aliexpress. caut vânzător bun, care promite anumiți parametri, comandă, așteptați livrarea timp de o lună. În urma testelor, se dovedește că vânzătorul chinez a înșelat și a vândut vechituri. Vei avea noroc dacă vin diode decente pentru a șaptea oară, și nu gunoi. De obicei, ei vor face 5 comenzi, iar nefiind obținut un rezultat, merg să plaseze o comandă într-un magazin autohton care poate face un schimb.
Un LED mic obișnuit arată ca o lentilă conică din plastic pe picioarele conductoare, în interiorul cărora se află un catod și un anod. În diagramă, LED-ul este reprezentat ca o diodă convențională, din care lumina emisă este afișată prin săgeți. Deci LED-ul servește la producerea luminii, atunci când electronii se deplasează de la catod la anod, este emisă lumină vizibilă.
Invenția LED-ului datează din anii 1970, când lămpile cu incandescență erau folosite pentru a obține lumină completă. Dar astăzi, la începutul secolului al XXI-lea, LED-urile au luat în sfârșit locul celor mai eficiente surse de lumină electrică.
Unde este „plusul” LED-ului și unde este „minus”?
Pentru a conecta corect LED-ul la sursa de alimentare, trebuie mai întâi să respectați polaritatea. Anodul LED-ului este conectat la plus "+" al sursei de alimentare, iar catodul - la minus "-". Catodul conectat la minus are o ieșire scurtă, respectiv anodul este lung - piciorul lung al LED-ului - la plusul „+” al sursei de alimentare.
Aruncă o privire în interiorul LED-ului: electrodul mare este catodul, acesta - în minus, electrodul mic, care arată ca doar capătul piciorului - în plus. Iar lângă catod, lentila LED are o tăietură plată.
Nu țineți fierul de lipit pe picior mult timp
Lipiți cablurile LED cu atenție și rapiditate, deoarece joncțiunea semiconductoare se teme foarte mult de excesul de căldură, așa că trebuie să mișcări scurte atingeți fierul de lipit cu vârful de piciorul lipit și luați imediat fierul de lipit în lateral. Este mai bine să țineți piciorul lipit al LED-ului cu o pensetă în timpul procesului de lipire pentru a vă asigura că căldura este îndepărtată de pe picior pentru orice eventualitate.
Rezistorul este necesar la testarea LED-ului
Ajungem la cel mai important lucru - cum să conectați LED-ul la o sursă de alimentare. Dacă doriți, atunci nu ar trebui să-l conectați direct la baterie sau la sursa de alimentare. Dacă sursa de alimentare este de 12 volți, atunci utilizați un rezistor de 1 kΩ în serie cu LED-ul testat pentru plasa de siguranță.
Nu uitați de polaritate - un cablu lung la un plus, un conducător de la un electrod intern mare la un minus. Dacă nu utilizați un rezistor, LED-ul se va arde rapid, dacă depășiți accidental tensiunea nominală, un curent mare va curge prin joncțiunea p-n, iar LED-ul se va defecta aproape imediat.
LED-urile sunt Culori diferite, cu toate acestea, culoarea strălucirii nu este întotdeauna determinată de culoarea lentilei LED. Alb, roșu, albastru, portocaliu, verde sau galben - lentila poate fi transparentă, dar porniți-o - se va dovedi roșu sau albastru. LED-urile albastre și albe sunt cele mai scumpe. În general, culoarea strălucirii LED-ului este afectată în primul rând de compoziția semiconductorului, iar ca factor secundar, de culoarea lentilei.
Găsirea valorii rezistenței pentru LED
Rezistorul este conectat în serie cu LED-ul. Funcția rezistorului este de a limita curentul, de a-l apropia de valoarea nominală a LED-ului, astfel încât LED-ul să nu se ardă instantaneu și să funcționeze în modul nominal normal. Luăm în considerare următoarele date inițiale:
Vps - tensiunea de alimentare;
Vdf este căderea de tensiune directă pe LED în modul normal;
Dacă - curentul nominal al LED-ului în modul normal de strălucire.
Acum, înainte de a găsi , observăm că curentul din circuitul serie va fi constant, același în fiecare element: curentul If prin LED va fi egal cu curentul Ir printr-un rezistor limitator.
Prin urmare Ir = Dacă. Dar Ir = Ur/R - conform legii lui Ohm. Și Ur \u003d Vps-Vdf. Astfel R = Ur/Ir = (Vps-Vdf)/If.
Adică, știind tensiunea sursei de alimentare, căderea de tensiune pe LED și curentul nominal al acestuia, puteți selecta cu ușurință rezistența de limitare adecvată.
Dacă valoarea rezistenței găsite nu poate fi selectată din seria standard de valori ale rezistoarelor, atunci se ia un rezistor cu o valoare puțin mai mare, de exemplu, în loc de cei 460 ohmi găsiți, ei iau 470 ohmi, care sunt întotdeauna ușor de găsit. Luminozitatea LED-ului va scădea foarte ușor.
Exemplu de selecție a rezistenței:
Să presupunem că există o sursă de alimentare de 12 volți și un LED care are nevoie de 1,5 volți și 10 mA pentru a străluci normal. Să alegem un rezistor de stingere. Rezistorul ar trebui să scadă 12-1,5 = 10,5 volți, iar curentul din circuitul serie (sursă de alimentare, rezistor, LED) ar trebui să fie de 10 mA, deci din Legea lui Ohm: R = U / I = 10,5 / 0,010 = 1050 ohm. Alegem 1,1 kOhm.
Cât de mare ar trebui să fie rezistorul? Dacă R \u003d 1100 Ohm, iar curentul este de 0,01 A, atunci, conform legii Joule-Lenz, fiecare secundă va fi alocată rezistenței energie termală Q \u003d I * I * R \u003d 0,11 J, ceea ce este echivalent cu 0,11 W. Un rezistor de 0,125 W va funcționa, chiar și o marjă va rămâne.
Conectarea în serie a LED-urilor
Dacă scopul dvs. este să conectați mai multe LED-uri într-o singură sursă de lumină, atunci cel mai bine este să conectați în serie. Acest lucru este necesar pentru ca fiecare LED să nu aibă propriul rezistor, pentru a evita pierderile inutile de energie. Cele mai potrivite pentru conectarea în serie sunt LED-urile de același tip, din același lot.
Să presupunem că trebuie să conectați în serie 8 LED-uri de 1,4 volți fiecare cu un curent de 0,02 A pentru a vă conecta la o sursă de alimentare de 12 volți. Evident, curentul total va fi de 0,02 A, dar tensiunea totală va fi de 11,2 volți, deci 0,8 volți la un curent de 0,02 A ar trebui să fie disipați de rezistor. R \u003d U / I \u003d 0,8 / 0,02 \u003d 40 ohmi. Selectăm un rezistor de 43 ohmi de putere minimă.
Conectarea în paralel a șirurilor LED nu este cea mai bună opțiune
Dacă există o alegere, atunci LED-urile sunt cel mai bine conectate în serie, nu în paralel. Dacă conectați mai multe LED-uri în paralel printr-unul rezistor comun, apoi, din cauza răspândirii parametrilor LED-urilor, fiecare dintre ele nu va fi pe picior de egalitate cu celelalte, unele vor străluci mai puternic, luând mai mult curent, iar altele, dimpotrivă, vor fi mai slabe. Ca urmare, unele dintre LED-uri se vor arde mai devreme din cauza degradării rapide a cristalului. Mai bine pentru conexiune paralelă LED-urile, dacă nu există alternativă, aplică un rezistor de limitare pentru fiecare lanț.
