Moderní LED světelné zdroje jsou dobře přizpůsobeny pro dlouhodobý provoz ve ztížených podmínkách. Pro proudovou ochranu se však používá omezovací elektrický odpor. Přesný výpočet rezistoru pro LED vám pomůže vybrat funkční součásti obvodu bez chyb.

Použití omezovacího odporu pro LED

K omezení proudu se používá rezistor

LED diody se používají k dekorativní výzdobě, zajišťující dobrou viditelnost v zatemněné chodbě a řešení dalších praktických problémů. Ve srovnání s klasickými žárovkami jsou mnohem ekonomičtější. Vysoká pevnost zabraňuje kontaminaci prostředí škodlivými chemickými sloučeninami, což je možné po poškození žárovky výbojkového zdroje světla.

S přihlédnutím k jednosměrné vodivosti polovodičového přechodu je nutnost připojení LED k baterii nebo jinému zdroji stejnosměrného proudu jasná. Napětí běžné domácí sítě je usměrněno a sníženo na nominální úroveň. Rezistor omezuje proud.

Vlastnosti práce a výpočtů

Použití rezistoru při testování LED

Navzdory významným výhodám pozorní uživatelé doporučují věnovat pozornost významným nevýhodám LED zařízení:

• polovodičové technologie určují nelineární charakteristiky proud-napětí (CV charakteristiky);
• zvýšení napětí nad určitou prahovou hodnotu je doprovázeno degradací pn přechodu;
• na určité úrovni (s přímým nebo reverzním zapojením) prudký nárůst proudu poškozuje výrobek.

Zvláštní význam má vlastní malý odpor v provozním režimu. Relativně malá změna základních parametrů zdroje může poškodit polovodičový přechod. Z tohoto důvodu je do obvodu přidán odpor omezující proud.

Přídavný pasivní prvek zvyšuje spotřebu energie. Z tohoto důvodu se doporučuje používat taková řešení v kombinaci s nízkopříkonovými LED, nebo vytvářet zařízení s krátkými pracovními cykly.

Matematický výpočet

Tabulka napětí LED v závislosti na jeho barvě

V nejjednodušším zapojení jsou odpor omezující proud (R) a LED zapojeny sériově ke zdroji stejnosměrného proudu (I) s určitým napětím (Ui) na výstupních svorkách. Elektrický odpor lze vypočítat pomocí známého vzorce Ohmova zákona (I = U/R).

Užitečný je i druhý Kirchhoffův postulát. V tomto příkladu definuje následující rovnost: Ui = Ur + Uc, Kde ur (Uc)– napětí na rezistoru (LED), resp. Pouhou transformací těchto výrazů můžete získat základní závislosti:

• Ui = I*R + I*Rc;
• R = (Ui – Uc)/ I.

Tady Rc označuje rozdílový odpor polovodičové součástky, který se mění nelineárně v závislosti na napětí a proudu. Na zadní straně charakteristiky proud-napětí lze rozlišit blokovací oblast. Výrazný nárůst Rc v této oblasti brání pohybu elektronů (Iobr = 0). S následným zvýšením napětí na určité úrovni (Urev) však dojde k porušení pn přechodu.

Výpočet hodnoty odporu pro LED při 5V

Protože ovladač poskytuje stejnosměrné napájení, je třeba pečlivě prostudovat odpovídající „přímé“ připojení. Vlastnosti charakteristiky proud-napětí:

• v první části k Un odpor postupně klesá a podle toho se zvyšuje proud;
• z Un před Hm– pracovní oblast (záření v oblasti světla);
• dále prudký pokles odporu vyvolává exponenciální nárůst síly proudu s následným selháním produktu.

LED jsou vypočítány na základě hodnoty provozního napětí Vidíš. Výrobci tento parametr uvádějí v průvodní dokumentaci. Pro výpočet elektrického odporu vhodného odporu omezujícího proud použijte vzorec: R = (Ui – Uc)/ I.

Grafický výpočet

Proudově-napěťové charakteristiky LED

Pokud vezmete charakteristiku proud-napětí, můžete použít grafickou techniku. Původní grafické a digitální informace jsou převzaty z pasu nebo na oficiálních stránkách výrobce. Algoritmus akce (příklad):

• podle výchozích údajů je jmenovitý proud LED (In) 25 mA;
• od odpovídajícího bodu (1) na svislé ose nakreslete tečkovanou čáru, dokud se neprotne s charakteristikou proud-napětí (2);
• poznamenejte si napětí napájecího zdroje (Ui = 5,5 V) na vodorovné ose (3);
• nakreslete čáru přes body (2) a (3);
• průsečík se souřadnicovou osou ukáže hodnotu maximálního přípustného proudu (Im = 60 mA).

Výpočet odporu rezistoru pro zajištění proudu diody 100 mA při napětí zdroje 5 voltů

Dále pomocí klasického vzorce není obtížné vypočítat, jaký odpor je v tomto případě potřebný pro LED: R = Ui/Im = 5,5/ 0,06 ≈ 91,7. V sériové řadě je třeba vybrat nejbližší nominální hodnotu s malou rezervou - 100 Ohmů. Toto řešení mírně sníží účinnost. Ale v šetrném režimu se budou funkční komponenty zahřívat méně. Zátěž na polovodičovém přechodu se odpovídajícím způsobem sníží. Měli byste počítat se zvýšením životnosti světelného zdroje.

Pro správný výběr rezistoru potřebujete znát výkon (P). Standardní hodnoty (W): 0,125; 0,25; 0,5; 1; 2; 5. Výpočty lze provádět pomocí libovolných známých parametrů pomocí vzorců: P = Im2 * R = Ur2 / R. Pokud vezmeme počáteční data uvažovaného příkladu: P = 0,06 * 0,06 * 100 = 0,36 W. S ohledem na typickou modelovou řadu je třeba zvolit odpor s odporem 100 Ohmů se ztrátovým výkonem 0,5 W.

Tolerance přesnosti elektrického odporu rezistorů se pohybují od 0,001 do 30 % jmenovité hodnoty. Při označování podle mezinárodních norem jsou odpovídající třídy označeny latinkou (D - 0,5%; G - 2%; J - 5%).

Připojení LED přes odpor

Schéma zapojení LED

S ohledem na prezentovaná data lze vyvodit několik důležitých dílčích závěrů:

• odporové ochranné obvody se používají při nízkém výkonu;
• neplní stabilizační funkce;
• pasivní prvek není schopen potlačit rázové rázy.

Přijatelné ukazatele výkonu lze získat vytvořením:

• senzory;
• ukazatele;
• signalizační zařízení.

Pro malé lokální osvětlení akvária je toto řešení vhodné. Je však nepravděpodobné, že by dlouhodobá spotřeba velkého množství energie byla přijatelná. Chybějící stabilizace se projevuje znatelnou změnou jasu s rostoucím/klesajícím napětím.

Odborníci doporučují používat napájecí zdroje se spolehlivou stabilizací proudu, když je celková spotřeba vyšší než 1,5-2 W. Tato zařízení (stmívače) se používají pro připojení skupin svítidel a vysoce výkonných polovodičových zařízení.

Výpočet rezistoru pro LED

Program pro výpočet odporu rezistoru pro LED

Potřebné výpočty můžete provést online pomocí specializované kalkulačky. Plné využití takových programů je nabízeno zdarma.

Přístup k internetu však není vždy dostupný. Po prostudování poměrně jednoduché techniky může každý rychle vybrat rezistor pro LED bez hledání vhodného softwaru.

Chcete-li jasně demonstrovat algoritmus, musíte zvážit připojení ochranného odporu k napájecímu obvodu (5 V) určité LED (Epistar 1W HP).

Technické specifikace:

• ztrátový výkon, W – 1;
• proud, mA – 350;
• propustné napětí (typické/max.), V – 2,35/2,6.

Pro omezení proudu LED je s ohledem na doporučení výrobce vhodný rezistor s elektrickým odporem R = (5-2,35)/0,35 = 7,57 Ohmů. Podle normy E24 jsou nejbližší hodnoty 7,5 a 8,2 ohmů. Pokud použijete standardní pravidla, budete muset zvolit větší hodnotu, která se od vypočtené liší téměř o 8,5 %. Další chyba bude vytvořena 5% tolerancí pro sériově vyráběné levné produkty. S takovou odchylkou je obtížné získat přijatelné charakteristiky obvodu z hlediska ochranných funkcí a spotřeby energie.

První způsob, jak problém vyřešit, je vybrat několik rezistorů s nižšími hodnotami. Dále se použije možnost sériového, paralelního nebo kombinovaného připojení k získání požadovaného ekvivalentního odporu části obvodu. Druhou metodou je přidání trimovacího rezistoru.

Výpočet ztrátového výkonu

Symboly rezistorů ve schématech

V kterékoli z možností byste při výběru elektrického odporu obvodu měli nastavit o něco nižší proud, abyste prodloužili životnost LED. Abyste předešli poškození teplem, používejte produkt v doporučeném teplotním rozsahu. Pro Epistar 1W HP – od -40 °C do +80 °C. V případě potřeby použijte instalaci na specializovaný „hvězdový“ radiátor. Tento přídavek zvyšuje efektivní plochu pro odvod tepla.

Pro přesný výběr odhadněte ztrátový výkon rezistoru: P = I2 * R = (0,35)2 * 7,57 = 0,1225 * 7,57 ≈0,93 W. Rezerva pro tento parametr je minimálně 20-25%. Výkon 1 W nestačí, proto zvolte další výkon ve standardní řadě - 2 W.

Účinnost sestaveného obvodu se kontroluje poměrem Uc/Ui = 2,35/5 = 0,47 (47 %). Konečný výsledek ukazuje, že více než polovina elektřiny je v tomto případě vyplýtvána. Ve skutečnosti je indikátor ještě horší, protože ne veškerou spotřebu energie spotřebovává LED na záření ve viditelné části spektra. Významnou součástí jsou elektromagnetické vlny v infračervené oblasti.

Paralelní připojení

Paralelní zapojení LED

V každém bodě sériového obvodu je proud stejný. To zjednodušuje výpočet a zabraňuje nouzovým situacím. Pokud jeden prvek selže, všechny LED zhasnou. Poškození v důsledku zvýšeného napětí je tedy vyloučeno. Uvedené důvody vysvětlují popularitu použití této metody při vytváření pásových lamp a jiných designů.

Určité výhody poskytuje použití paralelních připojení. V tomto provedení si produkt zachová částečnou funkčnost, pokud je poškozen jeden obvod. Toto řešení zajišťuje stejné napětí v místech připojení k napájecímu zdroji každé větve.

Paralelní zapojení je vhodné pro organizaci nezávislých řídicích obvodů. Principy fungování novoročních girland jsou založeny na této technologii. Jednotlivé větve se připojují ke zdroji podle algoritmu určeného programem.

Nemůžete použít jeden rezistor pro několik paralelních diod. Pečlivý výběr odporu je způsoben potřebou přesně regulovat proud. V některých situacích způsobují chyby 0,1-0,5 A poruchy a radikální snížení životnosti.

Skutečné technické vlastnosti LED se výrazně liší i v rámci stejné produktové šarže. Z tohoto důvodu je každý obvod chráněn samostatným rezistorem.

Vlastnosti levných LED diod

Porovnání čínského a značkového LED pásku

Nízká cena sama o sobě není důkazem nízké kvality. Rozšiřování rozsahu výroby a zlepšování technologických postupů snižuje náklady. V odpovídajícím segmentu trhu však existují výrobky od výrobců, které ve skutečnosti nesplňují deklarované vlastnosti.

Chcete-li identifikovat možné problémy, věnujte pozornost následujícím parametrům:

• u levných modelů jsou hlavní části konstrukce vyrobeny z hliníku;
• měděné analogy jsou těžší, účinněji odvádějí teplo a jsou odolné vůči mechanickému namáhání;
• u kvalitního produktu velikost krystalu odpovídá standardu (0,762 x 0,762 mm nebo jiný);
• nevýhody jsou nepřímo naznačeny zkreslením proporcí pracovní plochy (obdélník místo čtverce);
• Pro zvýšení spolehlivosti zvyšují odpovědní výrobci počet vodičů a používají závity z ušlechtilých kovů.

Kvalitní LEDky vytvoří světelný tok 150-220 lumenů na 1W spotřeby. Padělky - ne více než 50-70 lm. V případě pochybností byste měli součásti ochrany vybírat zvláště pečlivě.

LED diody se již dlouho používají v různých oblastech života a činností lidí. Díky svým vlastnostem a technickým vlastnostem si získaly širokou oblibu. Na základě těchto světelných zdrojů vznikají originální návrhy osvětlení. Mnoho spotřebitelů má proto často otázku, jak tam připojit LED k 12 voltům. Toto téma je velmi důležité, protože toto spojení má zásadní rozdíly od jiných typů lamp. Vezměte prosím na vědomí, že k provozu LED se používá pouze stejnosměrný proud. Při připojování je velmi důležité dodržovat polaritu, jinak LED prostě nebudou fungovat.

Vlastnosti připojení LED

Ve většině případů zásuvné LED diody vyžadují omezení proudu pomocí rezistorů. Ale někdy je to docela možné udělat bez nich. Například baterky, klíčenky a další suvenýry s LED žárovkami jsou napájeny přímo připojenými bateriemi. V těchto případech dochází k omezení proudu v důsledku vnitřního odporu baterie. Jeho výkon je tak nízký, že na spálení osvětlovacích prvků prostě nestačí.

Při nesprávném zapojení však tyto světelné zdroje velmi rychle vyhoří. Rychlý pokles je pozorován, když na ně začne působit normální proud. LED dioda nadále svítí, ale již nemůže plně plnit své funkce. Takové situace nastávají, když není žádný omezovací odpor. Po zapnutí napájení lampa vypadne během několika minut.

Jednou z možností nesprávného připojení k 12voltové síti je zvýšení počtu LED v obvodech výkonnějších a složitějších zařízení. V tomto případě jsou zapojeny do série na základě odporu baterie. Pokud však jedna nebo více žárovek shoří, celé zařízení selže.

Existuje několik způsobů, jak připojit 12voltové LED diody, jejichž obvod vám umožňuje vyhnout se poruchám. Můžete připojit jeden odpor, i když to nezaručuje stabilní provoz zařízení. To je způsobeno výraznými rozdíly v polovodičových součástkách, přestože mohou být ze stejné šarže. Mají své vlastní technické vlastnosti, liší se proudem a napětím. Pokud proud překročí jmenovitou hodnotu, může dojít k vyhoření jedné z LED, po čemž velmi rychle selžou i zbývající žárovky.

V jiném případě se navrhuje propojit každou LED se samostatným rezistorem. Ukázalo se, že jde o druh zenerovy diody, která zajišťuje správnou funkci, protože proudy se stávají nezávislými. Toto schéma se však ukazuje jako příliš těžkopádné a příliš zatížené dalšími prvky. Ve většině případů nezbývá nic jiného, ​​než tam zapojit LEDky do série na 12 voltů. Tímto zapojením se obvod stává co nejkompaktnějším a velmi efektivním. Pro jeho stabilní provoz je třeba předem dbát na zvýšení napájecího napětí.

Určení polarity LED

Chcete-li vyřešit otázku, jak připojit LED k 12voltovému obvodu, musíte určit polaritu každé z nich. Existuje několik způsobů, jak určit polaritu LED. Standardní žárovka má jednu dlouhou nohu, která je považována za anodu, tedy plus. Krátká noha je katoda - negativní kontakt se znaménkem mínus. Plastová základna nebo hlava má řez označující umístění katody - mínus.

V jiné metodě se musíte pečlivě podívat dovnitř skleněné baňky LED. Můžete snadno vidět tenký kontakt, což je plus, a kontakt ve tvaru vlajky, který bude tedy mínus. Pokud máte multimetr, můžete polaritu snadno určit. Musíte nastavit centrální spínač do režimu vytáčení a dotýkat se kontaktů sondami. Pokud se červená sonda dotkne kladného pólu, LED by se měla rozsvítit. To znamená, že černá sonda bude stlačena do mínusu.

Pokud jsou však žárovky na krátkou dobu nesprávně zapojeny se špatnou polaritou, nic špatného se jim nestane. Každá LED může pracovat pouze v jednom směru a porucha může nastat pouze při zvýšení napětí. Jmenovitá hodnota napětí pro jednu LED je od 2,2 do 3 voltů, v závislosti na barvě. Při připojování LED pásků a modulů pracujících na 12 voltů a vyšších je nutné do obvodu přidat odpory.

Výpočet zapojení LED v 12 a 220 voltových obvodech

Samostatnou LED nelze připojit přímo ke zdroji 12V, protože se okamžitě spálí. Je nutné použít omezovací rezistor, jehož parametry se vypočítají pomocí vzorce: R= (Upit-Upad)/0,75I, ve kterém R je odpor rezistoru, Upit a Upad jsou napájecí a úbytkové napětí, I je proud procházející obvodem, 0,75 - koeficient spolehlivosti LED, což je konstantní hodnota.

Jako příklad si můžeme vzít obvod používaný k připojení 12voltových LED diod v autě k baterii. Počáteční data budou vypadat takto:

• Upit = 12V - napětí v autobaterii;
• Upad = 2,2V - napájecí napětí LED;
• I = 10 mA nebo 0,01A - proud samostatné LED.

Podle výše uvedeného vzorce bude hodnota odporu: R = (12 - 2,2)/0,75 x 0,01 = 1306 ohmů nebo 1,306 kohmů. Nejblíže by tedy byla standardní hodnota odporu 1,3 kOhm. Kromě toho budete muset vypočítat minimální výkon odporu. Tyto výpočty se také používají při rozhodování, jak tam připojit výkonnou LED na 12 voltů. Předběžně je určena aktuální hodnota proudu, která se nemusí shodovat s hodnotou uvedenou výše. K tomu se používá jiný vzorec: I = U / (Rres. + Rlight), kde Rlight je odpor LED a je definován jako Up.nom. / Inom. = 2,2 / 0,01 = 220 Ohm. Proud v obvodu tedy bude: I = 12 / (1300 + 220) = 0,007 A.

V důsledku toho bude skutečný úbytek napětí LED roven: Udrop.light = Rlight x I = 220 x 0,007 = 1,54 V. Konečná hodnota výkonu bude vypadat takto: P = (Usupply - Udrop)² / R = (12 - 1,54)²/ 1300 = 0,0841 W). Pro praktické zapojení se doporučuje mírně zvýšit hodnotu výkonu, například na 0,125 W. Díky těmto výpočtům je možné snadno připojit LED k baterii 12 V. Pro správné připojení jedné LED k autobaterii 12 V tedy budete v obvodu navíc potřebovat rezistor 1,3 kOhm, jehož výkon je 0,125 W, připojení k libovolnému kontaktu LED .

Výpočet se provádí podle stejného schématu jako pro 12V. Jako příklad vezmeme stejnou LED s proudem 10 mA a napětím 2,2V. Vzhledem k tomu, že síť využívá střídavý proud o napětí 220V, bude výpočet rezistoru vypadat takto: R = (Up.-Up.) / (I x 0,75). Dosazením všech potřebných údajů do vzorce získáme skutečnou hodnotu odporu: R = (220 - 2,2) / (0,01 x 0,75) = 29040 Ohm nebo 29,040 kOhm. Nejbližší standardní hodnota odporu je 30 kOhm.

Dále se provede výpočet výkonu. Nejprve se určí hodnota skutečného odběrového proudu: I = U / (Rres. + Rlight). Odpor LED se vypočítá pomocí vzorce: Rlight = Upd.nom. / Inom. = 2,2 / 0,01 = 220 Ohm. Proud v elektrickém obvodu tedy bude: I = 220 / (30000 + 220) = 0,007A. Výsledkem je, že skutečný pokles napětí na LED bude následující: Udrop.light = Rlight x I = 220 x 0,007 = 1,54 V.

Pro stanovení se používá vzorec: P = (Upit. - Uppad.)² / R = (220 -1,54)² / 30000 = 1,59 W. Hodnota výkonu by se měla zvýšit na standardní 2W. Pro připojení jedné LED do sítě s napětím 220V tedy budete potřebovat odpor 30 kOhm s výkonem 2W.

V síti však poteče střídavý proud a žárovka bude hořet pouze v jedné poloviční fázi. Světlo bude rychle blikat rychlostí 25 záblesků za sekundu. Pro lidské oko je to zcela neviditelné a je vnímáno jako neustálá záře. V takové situaci jsou možné zpětné poruchy, které mohou vést k předčasnému selhání světelného zdroje. Aby se tomu zabránilo, je instalována zpětná směrová dioda, která zajišťuje rovnováhu v celé síti.

Chyby připojení

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 mohou být poškozeny teplem při pájení, ale riziko je malé, pokud pájete rychle. 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 rezistor.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 jednoduše, zpravidla 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 dioda musí mít ve svém obvodu sériově zapojený odpor, aby omezil proud procházející LED, jinak téměř okamžitě shoří...
Rezistor R je určen vzorcem:
R = (VS - VL)/I

VS = napájecí napětí
V L = propustné 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 - V L v tomto případě)
I = proud přes rezistor
Takže R = (V S - V L ) / 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.
V L = 2V + 2V + 2V = 6V (tři diody, jejich napětí se sečtou).
Pokud je napájecí napětí VS 9V a proud diody = 0,015A,
Rezistor R = (V S - V L ) / 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 trochu jiné napětí... takže takové zapojení je prakticky nefunkční. 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 instalovány i na mobilních telefonech :)

Tento článek bude mluvit o výpočet proudového omezovacího odporu pro LED.

Výpočet rezistoru pro jednu LED

Pro napájení jedné LED potřebujeme zdroj energie, například dvě AA baterie po 1,5V. Vezměme si červenou LED, kde propustný úbytek napětí při provozním proudu 0,02 A (20 mA) je roven -2 V. U běžných LED je maximální přípustný proud 0,02 A. Schéma zapojení LED je na Obr. 1.

Proč používám termín "dopředný pokles napětí", nikoli napájecí napětí. Faktem ale je, že LED jako takové nemají parametr napájecího napětí. Místo toho se používá charakteristika poklesu napětí LED, což znamená množství napětí, které LED vydá, když jí prochází jmenovitý proud. Hodnota napětí uvedená na obalu odráží pokles napětí. Znáte-li tuto hodnotu, můžete určit zbývající napětí na LED. Toto je hodnota, kterou musíme použít v našich výpočtech.

Pokles napětí v propustném směru pro různé LED v závislosti na vlnové délce je uveden v tabulce 1.

Tabulka 1 - Vlastnosti LED

Přesnou hodnotu úbytku napětí LED naleznete na obalu této LED nebo v referenční literatuře.

R = (Un.p – Ud)/Id = (3V-2V)/0,02A = 50 Ohm.

• Un.p – napájecí napětí, V;
• Ud — pokles napětí v propustném směru na LED, V;

Protože ve standardní řadě takový odpor není, vybereme nejbližší odpor od jmenovité řady E24 výše - 51 Ohmů.

Pro zaručení dlouhodobého provozu LED a odstranění chyb ve výpočtech doporučuji použít ne maximální přípustný proud - 20 mA, ale o něco méně - 15 mA.

Toto snížení proudu nijak neovlivní jas LED pro lidské oko. Abychom zaznamenali změnu jasu LED např. 2x, musíme snížit proud 5x (podle Weber-Fechnerova zákona).

Výsledkem je vypočtený odpor omezovacího rezistoru: R = 50 Ohmů a ztrátový výkon P = 0,02 W (20 mW).

Výpočet rezistoru pro sériové zapojení LED

V případě výpočtu rezistoru pro sériové zapojení musí být všechny LED stejného typu. Schéma zapojení LED pro sériové připojení je na obr. 2.

Chceme se například připojit k 9 V zdroji, tři zelené LED, každá 2,4 V, provozní proud - 20 mA.

Odpor rezistoru je určen vzorcem:

R = (Un.p – Ud1 + Ud2 + Ud3)/Id = (9V - 2,4V +2,4V +2,4V)/0,02A = 90 Ohm.

• Un.p – napájecí napětí, V;
• Uд1…Uд3 — pokles napětí v propustném směru na LED, V;
• Id – provozní proud LED, A.

Vybíráme nejbližší odpor od jmenovité řady E24 výše - 91 Ohmů.

Výpočet rezistorů pro paralelní sériové zapojení LED

V praxi často potřebujeme připojit velké množství LED, několik desítek, ke zdroji energie. Pokud jsou všechny LED zapojeny do série přes jeden rezistor, pak nám v tomto případě nebude stačit napětí na zdroji. Řešením tohoto problému je paralelní sériové zapojení LED, jak je znázorněno na obr. 3.

Na základě napájecího napětí je určen maximální počet LED, které lze zapojit do série.

Obr. 3 – Schéma zapojení LED pro paralelní - sériové zapojení

Například máme zdroj 12 V, na základě napětí zdroje bude maximální počet LED pro jeden obvod roven: 10V/2V = 5 ks, přičemž se vezme v úvahu, že úbytek napětí na LED (červená) je 2 V.

Proč jsme vzali 10 V a ne 12 V je způsobeno tím, že na rezistoru bude také pokles napětí a musíme nechat někde kolem 2 V.

Odpor odporu pro jeden obvod, na základě provozního proudu LED, je určen vzorcem:

R = (Un.p – Ud1 + Ud2 + Ud3+ Ud4+ Ud5)/Id = (12V - 2V + 2V + 2V + 2V + 2V)/0,02A = 100 Ohm.

Vybíráme nejbližší odpor od jmenovitého rozsahu E24 výše - 110 Ohmů.

Počet takových řetězců pěti paralelně zapojených LED je prakticky neomezený!

Výpočet rezistoru při paralelním zapojení LED

Toto zapojení není žádoucí a nedoporučuji jej v praxi používat. Je to dáno tím, že každá LED má technologický úbytek napětí a i když jsou všechny LED ze stejného balení, není to zárukou, že jejich úbytek napětí bude stejný díky technologii výroby.

Výsledkem je, že jedna LED bude mít více proudu než ostatní a pokud překročí maximální přípustný proud, selže. Další LED bude vyhořet rychleji, protože zbývající proud již projde skrz ni, rozdělený mezi ostatní LED, a tak dále, dokud všechny LED selžou.

Tento problém lze vyřešit připojením vlastního odporu ke každé LED, jak je znázorněno na obr. 5.

LED osvětlení a indikace je díky tomuto polovodičovému zařízení považována za jednu z nejspolehlivějších. Při organizaci osvětlení produkují LED lampy vysoce kvalitní světelný tok, přičemž jsou ekologickými světelnými zdroji, které nevyžadují likvidaci a nespotřebovávají mnoho elektřiny. LED pracuje pouze při konstantním napětí a propouští proud pouze v jednom směru, stejně jako běžná dioda.

Světelná dioda je zařízení se specifickým, jasně regulovaným průtokem proudu, maximálním i minimálním. Pokud překročíte maximální přípustný stejnosměrný proud nebo napětí, které je k němu přiváděno, pak to určitě selže, jednoduše řečeno „vyhoří“. Údaje LED lze nalézt:

1. V referenční knize nebo technické literatuře;
2. Na internetových stránkách;
3. Při nákupu u prodejního poradce.

Bez znalosti provozního napětí a maximálního propustného proudu je výběr odporu rezistoru pro omezení proudu značně problematický. Pokud nemáte autotransformátor nebo proměnný odpor. V tomto případě můžete vypálit několik těchto polovodičových prvků. Tato metoda je spíše teoretická než praktická a lze ji použít pouze v nouzových situacích. Rezistor je pasivní prvek používaný v elektrických obvodech, má určitou hodnotu odporu. K dispozici je proměnný odpor s nastavovacím knoflíkem nebo konstantní odpor. Rezistor se vyznačuje pojmem výkonu, který by měl být také zohledněn při jeho výpočtu v elektrických obvodech.

Každá LED má tedy provozní napětí a stejnosměrný proud, který jí prochází a svítí. Pokud je U zdroje řekněme 1,5 voltu a podle datového listu by měla být dioda připojena přesně na toto napětí, pak omezovací rezistor není potřeba. Nebo je možné zapojit do série se zdrojem tři LED s provozním napětím 0,5 V. Kromě toho musí být všechny tyto polovodičové prvky stejného typu a značky. Tato situace se však stává extrémně zřídka a často je napájecí zdroj mnohem větší než provozní napětí jedné LED.

Jak vypočítat odpor pro LED, který nejen omezuje proud v obvodu, ale také vytváří úbytek napětí. Rezistor omezující proud pro LED se vypočítá na základě známého Ohmova zákona I=U/R. Odtud můžeme zvolit hodnotu odporu R=U/I. Kde U je napětí, I je velikost stejnosměrného proudu.

Zde je nejjednodušší schéma připojení jedné LED.

Síla proudu v sériovém zapojení bude stejná a napájecí napětí LED musí mít určitou hodnotu, často je výrazně nižší než napětí napájející celý obvod. Proto musí rezistor zhasnout část napětí, aby napětí přivedené na LED již mělo určitou hodnotu, uvedenou v jeho pasu jako provozní napětí. To znamená, že I (proud) v obvodu je známý a bude se rovnat I spotřebovávající diodě a pokles U na odporu bude roven rozdílu mezi U napájením a U LED. Když znáte U na rezistoru a I, které jím prochází, podle stejného Ohmova zákona můžete najít jeho odpor. Chcete-li to provést, vydělte úbytek napětí na rezistoru proudem procházejícím obvodem.

Po výpočtu LED rezistoru musí stále odpovídat výkonu, k tomu musí být U na něm vynásobeno známým I celého obvodu. Proud v kterékoli části obvodu bude stejný, a proto maximální proud procházející LED diodou nepřekročí proud procházející omezovacím rezistorem. V tomto případě se doporučuje vybrat rezistor s mírně vyšším jmenovitým výkonem než menším, to platí jak pro odpor, tak pro jeho výkon. Když znáte Ohmův zákon, můžete také vypočítat odpor pomocí R LED.

Pokud neexistuje vhodný odpor s požadovaným odporem, lze jej získat zapojením několika takových prvků do série nebo paralelně. Navíc pro sériové zapojení bude celkový odpor všech rezistorů roven součtu všech odporů zahrnutých v tomto obvodu.

A paralelně se počítá pomocí tohoto vzorce:

Je třeba vzít v úvahu, že to vše se vypočítává na základě napájecího napětí, protože jak se zvyšuje, síla proudu v celém obvodu se také zvyšuje. Zdroj tedy musí poskytovat nejen kvalitní usměrněné, ale i stabilizované napětí.

Přemostění LED pomocí rezistoru

Stojí za to diskutovat o takovém zapojení LED a rezistoru při zapojení dvou nebo více světelných prvků do série. I při stejném označení a typu se mohou charakteristiky jednotlivých LED mírně lišit. Pokud jím protéká, tak má své vnitřní R. Navíc v režimu, kdy to ventil (dioda) vede a nevede, se bude vnitřní odpor výrazně lišit. To znamená, že když se ventil znovu zapne v tomto režimu, odpor se bude výrazně lišit. V souladu s tím se bude také značně lišit zpětné napětí, což může vést k vyhoření (porucha).

Aby se předešlo takovým situacím, doporučuje se obejít LED pomocí nízkopříkonového rezistoru s velkým R několik stovek ohmů. Takové zapojení zajistí vyrovnání zpětného napětí na polovodičových součástkách, které produkují světelný tok zapojených v jednom obvodu.

Video s výpočtem LED