איך מחשבים נגד לד - נוסחאות עם דוגמאות + מחשבון מקוון
לדים בגוונים שונים של צבע יש מתחי הפעלה ישירים שונים. הם נקבעים על ידי בחירת ההתנגדות המגבילה את הזרם של הנורית. כדי להביא את מכשיר התאורה למצב הנומינלי, אתה צריך להפעיל את צומת p-n עם זרם עבודה. כדי לעשות זאת, חשב את הנגד עבור LED.
טבלת מתח LED בהתאם לצבע
מתחי הפעולה של הנוריות שונות. הם תלויים בחומרים של צומת המוליך למחצה p-n וקשורים לאורך הגל של פליטת האור, כלומר. גוון צבע זוהר.
טבלת המצבים הנומינליים של גוונים שונים של צבע לחישוב התנגדות השיכוך ניתנת להלן.
| צבע זוהר | מתח קדימה, V |
|---|---|
| גוונים של לבן | 3–3,7 |
| אָדוֹם | 1,6-2,03 |
| תפוז | 2,03-2,1 |
| צהוב | 2,1-2,2 |
| ירוק | 2,2-3,5 |
| כָּחוֹל | 2,5-3,7 |
| סָגוֹל | 2,8-4,04 |
| אינפרא אדום | לא יותר מ-1.9 |
| UV | 3,1-4,4 |
אפשר לראות מהטבלה ש 3 וולט יכולים להדליק פולטים של כל סוגי הזוהר, למעט מכשירים בעלי גוון לבן, סגול חלקית והכל אולטרה סגול. זה נובע מהעובדה שאתה צריך "לבזבז" חלק ממתח אספקת החשמל על הגבלת הזרם דרך הגביש.
עם ספקי כוח של 5, 9 או 12 וולט, אתה יכול להפעיל דיודות בודדות או שרשראות סדרה של 3 ו-5-6 חלקים.
שרשראות סדרתיות מפחיתות את אמינות המכשירים שבהם הם נמצאים בשימוש בערך בגורם המתאים למספר הנוריות. וחיבור מקביל מגביר את האמינות באותה פרופורציה: 2 שרשראות - פי 2, פי 3 - 3 וכו'.
אבל משך הפעולה שלהם, חסר תקדים עבור מקורות אור, מ 30-50 ל 130-150 אלף שעות, מצדיק את הירידה באמינות, כי. חיי השירות של המכשיר תלויים בו. אפילו 30-50 אלף שעות עבודה במשך 5 שעות ביום - 4 שעות בערב ואחת בבוקר כל יום זה 16-27 שנות עבודה. במהלך הזמן הזה, רוב המנורות יתיישנו וייפטרו. לכן, חיבור טורי נמצא בשימוש נרחב על ידי כל היצרנים של התקני LED.
מחשבון מקוון לחישוב נוריות
לחישוב אוטומטי, תזדקק לנתונים הבאים:
- מתח מקור או ספק כוח, V;
- מתח קדימה מדורג של המכשיר, V;
- זרם הפעלה מדורג ישיר, mA;
- מספר נוריות הלד בשרשרת או מחוברות במקביל;
- דיאגרמת חיווט LED(ס).
ניתן לקחת את הנתונים הראשוניים מהדרכון של הדיודה.
לאחר הזנתם לחלונות המתאימים של המחשבון, לחץ על כפתור "חשב" וקבל את הערך הנומינלי של הנגד והספק שלו.
חישוב הערך של מגביל זרם הנגד
בפועל, נעשה שימוש בשני סוגי חישוב - גרפי, על פי מאפיין הזרם-מתח של דיודה מסוימת, ומתמטי - על פי נתוני הדרכון שלה.
על התמונה:
- ה - מקור כוח עם ערך E במוצא;
- "+" / "-" - הקוטביות של חיבור LED: "+" - אנודה, מוצגת כמשולש בתרשימים, "-" - קתודה, בתרשימים - מקף רוחבי;
- ר - התנגדות מגבילה זרם;
- Uלד - ישיר, זה גם מתח ההפעלה;
- אני - זרם הפעלה דרך המכשיר;
- המתח על הנגד מסומן כ-Uר.
אז ערכת החישוב תהיה בצורה:
חשב את ההתנגדות להגבלת הזרם. מתח U מופץ בשרשרת כך:
U = Uר + Uלד או Uר + I×Rלד, בוולט,
איפה רלד- התנגדות דיפרנציאלית פנימית של צומת p-n.
על ידי טרנספורמציות מתמטיות, אנו מקבלים את הנוסחה:
R = (U-Uלד)/אני, באוהם.
הערך Uלד ניתן לבחור מתוך ערכי דרכון.
בואו לחשב את הערך של הנגד המגביל את הזרם עבור Cree LED דגם Cree XM–L, בעל פח T6.
נתוני הדרכון שלו: נומינלי טיפוסי Uלד = 2.9 וולט מקסימום Uלד = 3.5 וולט, זרם הפעלה אנילד\u003d 0.7 א.
לחישוב אנו משתמשים Uלד = 2.9 וולט.
R = (U-Uלד) / I \u003d (5-2.9) / 0.7 \u003d 3 אוהם.
הערך המחושב הוא 3 אוהם. אנו בוחרים אלמנט עם סובלנות דיוק של ± 5%. דיוק זה די והותר כדי להגדיר את נקודת הפעולה ל-700 mA.
עיגל כלפי מעלה את ערך ההתנגדות. זה יקטין את הזרם, את שטף האור של הדיודה ויגדיל את אמינות הפעולה עם משטר תרמי עדין יותר של הגביש.
חשב את פיזור ההספק הנדרש עבור הנגד הזה:
P = I² × R = 0.7² × 3 = 1.47 W
עבור אמינות, אנו מעגלים אותו כלפי מעלה לערך הגדול הקרוב ביותר - 2 וואט.
סדרות וסכמות מקבילות נוריות נוריות נמצאות בשימוש נרחב ומציגות את התכונות של סוגים אלה של חיבורים. חיבור אלמנטים זהים בסדרה מחלק את מתח המקור שווה בשווה ביניהם. עם התנגדויות פנימיות שונות - בפרופורציה להתנגדויות. כאשר מחוברים במקביל, המתח זהה, והזרם עומד ביחס הפוך להתנגדויות הפנימיות של האלמנטים.
כאשר מחובר ב-LED סדרה
כאשר מחוברים בסדרה, הדיודה הראשונה בשרשרת מחוברת על ידי האנודה ל-"+" של מקור הכוח, ועל ידי הקתודה לאנודה של הדיודה השנייה. וכך הלאה עד האחרון בשרשרת, שהקתודה שלו מחוברת למקור "-". הזרם במעגל סדרתי זהה בכל מרכיביו. הָהֵן. דרך כל מכשיר אור זה באותו גודל. ההתנגדות הפנימית של הפתוח, כלומר. פולט קריסטל אור, הוא עשרות או מאות אוהם. אם 15-20 mA זורם במעגל בהתנגדות של 100 אוהם, אז לכל אלמנט יהיה 1.5-2 V. סכום המתחים בכל המכשירים צריך להיות פחות מזה של מקור הכוח. ההבדל הוא בדרך כלל מרווה עם נגד מיוחד שמבצע שתי פונקציות:
- מגביל את זרם הפעולה המדורג;
- מספק את המתח המדורג קדימה לנורת LED.
כאשר מחוברים במקביל
חיבור מקביל יכול להיעשות בשתי דרכים.
התמונה העליונה מראה כיצד להפעיל את זה לא רצוי. עם חיבור זה, התנגדות אחת תבטיח את שוויון הזרמים רק עם גבישים אידיאליים ואורך זהה של חוטי ההובלה. אבל השונות בפרמטרים של התקני מוליכים למחצה במהלך הייצור אינה מאפשרת להפוך אותם זהים. והמבחר של אותו - מעלה באופן דרמטי את המחיר. ההבדל יכול להגיע ל-50-70% או יותר. לאחר הרכבת המבנה, תקבל הבדל בזוהר של לפחות 50-70%. בנוסף, כשל של פולט אחד ישנה את הפעולה של כולם: אם המעגל נשבר, אחד ייכבה, השאר יזרח חזק יותר ב-33% ויתחיל להתחמם יותר. התחממות יתר יתרום להידרדרות שלהם - שינוי בגוון הזוהר וירידה בבהירות.
במקרה של קצר חשמלי כתוצאה מהתחממות יתר ושריפת הגביש, ההתנגדות המגבילה הזרם עלולה להיכשל.
האפשרות התחתונה מאפשרת לך להגדיר את נקודת הפעולה הרצויה של כל דיודה, אפילו עם ההספק המדורג השונה שלה.
עבור מתח של 4.5 וולט, שלושה אלמנטים LED והתנגדות אחת מגבילת זרם מחוברים בסדרה. השרשראות המתקבלות מחוברות במקביל. 20 מיליאמפר זורם דרך כל דיודה, ו-60 מיליאמפר זורם יחד. על כל אחד מהם מתברר פחות מ-1.5 וולט, ועל מגביל הזרם - לא פחות מ-0.2-0.5 וולט. מעניין, אם אתה משתמש בספק כוח של 4.5 וולט, אז רק דיודות אינפרא אדום יכולות לעבוד איתו עם מתח קדימה של פחות מ-1.5 וולט, או שאתה צריך להגדיל את האספקה ל-5 וולט לפחות.
חיבור מקביל ישיר של רכיבי LED (חלק עליון של המעגל) אינו מומלץ בשל התפשטות הפרמטרים של 30-50% או יותר.השתמש במעגל עם התנגדויות בודדות עבור כל דיודה (חלק תחתון) וכבר חבר זוגות של נגד דיודה במקביל.
כאשר LED אחד
נגד לד בודד הוא משמש רק בהספקים שלהם עד 50-100 mW. בערכי הספק גבוהים, היעילות של מעגל הכוח יורדת באופן ניכר.
אם מתח העבודה קדימה של הדיודה נמוך משמעותית ממתח אספקת החשמל, השימוש בנגד מגביל מוביל להפסדים גדולים. כוח באיכות גבוהה ויציבות, עם אדוות מסוננות בקפידה, המסופק על ידי 3-5 סוגי הגנה של ספק הכוח אינו מומר לאור, אלא פשוט מתפזר באופן פסיבי בצורה של חום.
בכוחות גבוהים הם הולכים נהגים – מייצבי זרם בעלי ערך נקוב.
שימוש בנגד מגביל זרם להגדרת ההפעלה מאפייני LED היא דרך פשוטה ואמינה להבטיח את פעולתו האופטימלית.
דוגמאות וידאו לחישוב ההתנגדות הפשוט ביותר.
אבל עם הספק דיודה של יותר ממאה מיליוואט, יש צורך להשתמש במקורות אוטונומיים או מובנים של ייצוב זרם או דרייברים.
