Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Elektroda.pl
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Zasilanie diody LED, obliczanie rezystorów ograniczających.

fysiek 21 Jan 2007 20:27 62622 1
Altium Designer Computer Controls
  • #1
    fysiek
    Level 24  
    Bardzo często pojawiają sie na elektrodzie posty związane z obliczaniem rezystorów do zasilania diody LED, dlatego powstał ten post. Mam nadzieje, że pomoże początkującym w samodzielnym obliczaniu i przyczyni sie do zmniejszenia ilości postów na ten temat. Jedyna rzecz, której musimy się nauczyć to prościutke i przerabiane na początku nauki fizyki - prawo Ohma. Ma ono postać:
    I = U/R, gdzie I to prąd w amperach [A], U to napięcie w woltach [V] a R to opór w omach [Ω].
    Za pomoca tego wzoru możemy obliczyć prąd płynący w obwodzie znając opór obciążenia i napięcie przyłożone do tego obciązenia. Mutacje tego prawa to:
    U = I*R - pozwalający na obliczenie napięcia U na obciążeniu obciążeniu o znanej wartości R, przez które przepływa znany prąd I.
    Następna mutacja - ostatnia to:
    R = U/I, czyli obliczenie rezystancji obciążenia, gdy znamy pobór prądu, oraz napięcia na zaciskach obciążenia R.
    To prościutki prawo wystarczy do obliczenia układów zasilania diody LED.

    Zacznijmy od sposobu połączenia - w zasadzie są trzy - szeregowy, równoległy i mieszany, czyli szeregowo - równoległy. Połączenie szeregowe i równoległe jest przedstawione na obrazku numer jeden a szeregowo - równoległe powstaje przez połączenie tych obu układów. Nie jest to układ stosowany często, ponieważ w zasadzie nie ma sensu, więc go pomine.

    Ważną sprawą jest spadek napięcia na złączu diody, a także maksymalny prąd jaki może przez to złącze przepływać. Oczywiście można sięgać po katalogi, ale po co. Przyjęło sie że bezpieczny prąd dla pojedyńczej diody to 20mA, czyli 0,02A. Korzystając z danych zawartych w katalogu ELFA wyznaczyłem spaden napięć na złączach diód. Dla różnych materiałów, czyli dla różnych kolorów świecenia spadek jest inny, i tak:
    Kolory: czerwony, żółty, pomarańczowy i zielony - spadek napięcia 2.0 - 2,2V.
    Kolory: niebieski, bialy - spadek napięcia 3.5 - 4V

    Myśle, że ten wstęp wystarczy do prawidłowego obliczenia wartosci rezystorów :P
    Zakładam, ze napięcie Vcc wynosi 24V. W załączniku numer dwa dioda DS1 połączona szeregowo z rezystorem R1. Musimy obliczyć wartość tego rezystora. Przyjmujemy, że dioda DS1 jest koloru zielonego. Maksymalny prąd jaki może przepływac przez strukture wynosi 20mA, a spadek napięcia na niej 2V.
    Od napięcia zasilania, czyli przyjętego 24V odejmujemy spadek napięcia na diodzie i otrzymujemy:
    24V-2V=22V
    Moral - na rezystorze R1 musimy przy prądzie struktury 20mA otrzymać spadek 22V
    Korzystam z znanego już mutanta prawa Ohma, czyli:
    R=U/I
    Podstawiając otrzymamy:
    R=22V/0,02A
    R=1100Ω
    Rezystory sa produkowane według szeregów i najbliższy z najmniejszego szeregu E12 rezystor ma wartość 1,2kΩ, czyli 1200Ω
    Dokładnie wten sam sposób oblicza się rezystor dla załącznika numer 3. Teraz sa trzy diody połączone szeregowo. Napięcia zasilania cały czas 24V. Żeby było trudniej Dioda DS1 jest zielona, DS2 jest niebieska, DS 3 biała. Spaden napięcia dla diody DS1 czyli zielonej wynosi 2V, dla diód DS2i DS3 3,5V. Prąd bezpieczny dla tego układu ciągle wynosi 20mA.
    Tak jak wcześniej od napięcia zasilania, czyli 24V odejmujemy spadek napięcia na diodach, czyli:
    24V-2V-3,5V-3,5V = 15V
    Teraz tak jak wyzej musimy obliczyc taka wartość rezystora R1, aby przy spadku napięcia na nim wynoszącym 15V prąd przpływający przez niego wynosił 20mA.
    Tak jak wyżej:
    R=U/I
    R=15V/0,02A
    R=750Ω
    Najbliższa wartośc z szeregu E12 to 680Ω

    Teraz przerobimy połączenie równoległe. w załączniku 3 diody połączone równolegle. Ze względu na to, że przez rezystor R1 przepływa suma prądów zasilanych diód nalęży to stosować tylko w przypadku niedużego wymaganego spadku napięcia na R1, ze względu na możliwość wydzielania w nim dużej mocy. w tym układzie powinno się stosować diody w tym samym kolorze, ze względu na możliwość nierównej intensywności świecenia, spowodowaną różnica spadków napięć w strukturze dla diód w różnych kolorach. Przyjmujemy, że DS1, DS2 i DS3 sa koloru białego, czyli spadek napięcia na nich wynosi 3,5V. Prąd bezpieczny dla każdej z nich to jak wyżej 20mA, ale są one połączone równolegle, czyli zgodnie z prawem Kirchoffa, przez rezystor R1 będzie przepływać suma prądów każdej z nich, czyli w tym przypadku:
    20mA+20mA+20mA = 60mA
    Na tym polega główna różnica w obliczaniu, reszta jest taka sama jak w układzie szeregowym:
    Spadek napięcia na rezystorze musi wynosić:
    24V-3,5V=20,5V
    Obliczamy:
    R=U/I
    R=20,5V/0,06A
    R=342Ω
    Najbliższa wartość z szeregu E12 to 330Ω

    Jeżeli chcemy połączyć równolegle diody w różnych kolorach wygląda to tk jak w ostatnim załączniku. Są to trzy układy szeregowy połączone równolegle i oblicza się jak w układzie szeregowym.
    Mam nadzieje, że pomogłem początkującym w bolącym ich temacie. Pozdrawiam i życze powodzenia na przyszłośc.

    Moderated By And!:

    FAQ na temat zasilania diod LED dostępny również:
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic490262.html

  • Altium Designer Computer Controls
  • #2
    nmos
    Level 21  
    "Oczywiście można sięgać po katalogi, ale po co." - bardzo złe podejście.
    1. W sprzedaży występują diody określane jako "2mA" - są to diody , które bardzo dobrze świecą przy małym prądzie i obciążanie ich większym nie ma sensu.
    2. LEDy czerwone zwykonane w technologii GaP gorzej świeca przy 20mA niż przy 10mA
    3. Przeglądanie katalogów prowadzi do bardzo cennych spostrzeżeń. Np LEDy posiadają rozrzut produkcyjny między innymi spadku napięcia w kierunku przewodzenia, co oznacza, że połączone równolegle mają prawo nierówno świecić (należy stosować rezystory wyrównawcze), niektóre LEDy sterowane impulsowo, przy tym samym prądzie średnim, świecą jaśniej.
    Niemniej jednak post uważam za przydatny. Jednak powinno byc bardzo wyraźnie zaznaczone, że przyjęte uproszczenia są wystarczające w wielu przypadkach. Uważam, że układy elektroniczne, nawet te najprostsze powinno się projektować, a nie wykonywać byle by działały. Dlatego z jednej strony post jest pożyteczny, z drugiej strony przyjmuje zbyt duże uproszczenia.