Tính toán điện trở cho đèn LED, máy tính. Tính điện trở cho đèn LED, công thức và máy tính Tính điện trở cho đèn LED

Cung cấp năng lượng cho đèn LED không phải là một câu hỏi đơn giản như người ta tưởng. Chúng cực kỳ nhạy cảm với chế độ hoạt động và không thể chịu được tình trạng quá tải. Điều quan trọng nhất cần nhớ là điốt phát quang bán dẫn cung cấp dòng điện ổn định chứ không phải điện áp. Ngay cả một điện áp ổn định hoàn hảo cũng sẽ không cung cấp hỗ trợ cho một chế độ nhất định; đây là hệ quả của cấu trúc bên trong và nguyên lý hoạt động của chất bán dẫn. Tuy nhiên, với cách tiếp cận phù hợp, đèn LED có thể được kết nối với nguồn điện thông qua điện trở giới hạn dòng điện hoặc điện trở bổ sung. Tính toán của nó dựa trên việc lựa chọn cơ bản một điện trở mà tại đó Vôn bổ sung sẽ giảm ở một giá trị hiện tại nhất định. Hãy xem cách tính mệnh giá của nó theo cách thủ công hoặc sử dụng máy tính trực tuyến.

Mặc dù thông số chính để cấp nguồn cho đèn LED là dòng điện, nhưng cũng có một thông số như sụt áp. Đây là số lượng cần thiết để nó sáng lên. Dựa vào đó, việc tính toán điện trở giới hạn được thực hiện.

Điện áp LED điển hình của các loại khác nhau:

Màu sắc	Điện áp, V
Trắng	2,8-3,2 cho công suất thấp, 3,0 trở lên cho công suất cao (trên 0,5 W)
Màu đỏ	1.6-2.0
Màu xanh lá	1.9-4.0
Màu xanh da trời	2.8-3.2
Cam vàng	2.0-2.2
IR	Lên tới 1,9
tia cực tím	3.1-4.4

Chú ý! Nếu bạn không thể tìm thấy tài liệu cho một phần tử hiện có, khi sử dụng máy tính trực tuyến, hãy lấy dữ liệu từ bảng này.

Để rút ngắn lý thuyết, chúng ta hãy tính ngay trên thực tế điện trở nối đèn LED trắng với mạch điện trên xe ô tô 12V. Giá trị thực của nó khi động cơ hoạt động đạt 14,2 V, đôi khi còn cao hơn, nghĩa là chúng ta lấy nó để tính toán.

Khi đó việc tính toán điện trở cho đèn LED được thực hiện theo:

Trung bình 3 Vôn sẽ giảm trên đèn LED, điều đó có nghĩa là bạn cần bù:

Ure=14,2-3=11,2 V

Đối với đèn LED 5 mm thông thường, dòng điện định mức là 20 mA hoặc 0,02 A. Chúng tôi tính toán điện trở của điện trở, giá trị này sẽ giảm 11,2 V ở dòng điện nhất định:

R=11,2/0,02=560 Ohm hoặc cao hơn gần nhất

Để đạt được nguồn điện và độ sáng ổn định, bộ ổn định L7805 hoặc L7812 được lắp thêm trong mạch điện và các phép tính được thực hiện tương ứng với điện áp cung cấp lần lượt là 5 hoặc 12 Vôn.

Urez=220-3=217 V

R=217/0,02=10850 Ôm

Vì bất kỳ diode nào truyền dòng điện theo một hướng, điện áp ngược sẽ khiến nó bị hỏng. Điều này có nghĩa là một điốt chỉnh lưu công suất thấp thông thường tương tự hoặc mắc song song khác, ví dụ, 1n4007, được lắp song song với đèn LED.

Sử dụng máy tính trực tuyến của chúng tôi, bạn có thể tính điện trở cho một hoặc nhiều đèn LED được mắc nối tiếp hoặc chuỗi đèn LED song song:

Nếu có nhiều đèn LED thì:

• Đối với kết nối nối tiếp, điện trở được tính toán có tính đến tổng các giọt trên mỗi phần tử.
• Đối với kết nối song song, điện trở được tính có tính đến tổng dòng điện của từng diode phát sáng.

Ngoài ra, chúng ta không được quên công suất của điện trở, ví dụ, trong ví dụ thứ hai khi nối mạch vào mạng 220V, nó sẽ giải phóng một công suất bằng:

P=217*0,02=4,34 W

Trong trường hợp này nó sẽ là một điện trở khá lớn. Để giảm công suất này, bạn có thể giới hạn dòng điện hơn nữa, chẳng hạn như ở mức 0,01A, điều này sẽ làm giảm một nửa công suất này. Trong mọi trường hợp, công suất định mức của điện trở phải lớn hơn công suất sẽ được giải phóng trong quá trình hoạt động.

Để bộ phát hoạt động lâu dài và ổn định khi kết nối với mạng, hãy sử dụng điện áp cao hơn một chút so với điện áp định mức trong tính toán, nghĩa là 230-240 V.

Nếu bạn khó tính toán hoặc bạn không chắc chắn về điều gì đó, thì máy tính trực tuyến của chúng tôi để tính toán điện trở cho đèn LED sẽ nhanh chóng cho bạn biết điện trở nào trong phạm vi kích thước tiêu chuẩn là cần thiết, cũng như công suất tối thiểu của nó.

Hoạt động của đèn LED dựa trên sự phát xạ lượng tử ánh sáng xảy ra khi dòng điện chạy qua nó. Tùy thuộc vào điều này, độ sáng của phần tử sẽ thay đổi. Ở dòng điện thấp, nó phát sáng mờ, nhưng ở dòng điện cao, nó bùng lên và cháy hết. Cách dễ nhất để hạn chế dòng điện chạy qua nó là sử dụng điện trở. Việc tính toán chính xác điện trở không khó, nhưng bạn nên nhớ rằng nó chỉ giới hạn chứ không ổn định dòng điện.

Nguyên lý hoạt động và tính chất

LED là một thiết bị có khả năng phát ra ánh sáng. Trên các bảng mạch và sơ đồ in, nó được ký hiệu bằng chữ Latinh LED (Điốt phát sáng), được dịch có nghĩa là “điốt phát sáng”. Về mặt vật lý, nó là một tinh thể được đặt trong một vỏ bọc. Về mặt cổ điển, nó được coi là một hình trụ, một mặt có hình tròn lồi, là thấu kính hình bán cầu, mặt kia có đế phẳng và các dây dẫn nằm trên đó.

Với sự phát triển của công nghệ trạng thái rắn và quá trình giảm thiểu, ngành công nghiệp bắt đầu sản xuất điốt SMD được thiết kế để gắn trên bề mặt. Mặc dù vậy, nguyên lý hoạt động vật lý của đèn LED không thay đổi và giống nhau đối với mọi loại và màu sắc của thiết bị.

Quá trình sản xuất một thiết bị bức xạ có thể được mô tả như sau. Ở giai đoạn đầu tiên, tinh thể được phát triển. Điều này xảy ra bằng cách đặt một viên sapphire nhân tạo vào một buồng chứa đầy hỗn hợp khí. Khí này chứa chất phụ gia doping và chất bán dẫn. Khi buồng được làm nóng, chất thu được sẽ lắng đọng trên tấm và độ dày của lớp đó không vượt quá vài micron. Sau khi quá trình lắng đọng hoàn tất bằng phương pháp phún xạ, các miếng tiếp xúc được hình thành và toàn bộ cấu trúc này được đặt vào vỏ.

Do tính chất sản xuất nên không có loại đèn LED nào giống hệt nhau về thông số, đặc tính. Vì vậy, dù các nhà sản xuất cố gắng phân loại những thiết bị có giá trị tương đương nhau nhưng thường trong một đợt sản xuất vẫn có những sản phẩm khác nhau về nhiệt độ màu và dòng điện hoạt động.

Thiết bị phần tử vô tuyến

Điốt phát sáng (LED) là một phần tử vô tuyến bán dẫn có hoạt động dựa trên các đặc tính của điểm nối điện tử-lỗ trống. Khi có dòng điện chạy qua nó theo hướng thuận, quá trình tái hợp xảy ra ở bề mặt tiếp xúc của hai vật liệu, kèm theo bức xạ trong phổ khả kiến.

Trong một thời gian rất dài, ngành công nghiệp không thể sản xuất được đèn LED màu xanh lam, đó là lý do tại sao không thể có được bộ phát ánh sáng trắng. Chỉ đến năm 1990, các nhà nghiên cứu tại tập đoàn Nichia Chemical Industries của Nhật Bản mới phát minh ra công nghệ sản xuất tinh thể phát ra ánh sáng trong quang phổ màu xanh lam. Điều này tự động giúp có thể thu được màu trắng bằng cách trộn màu xanh lá cây, đỏ và xanh lam.

Quá trình bức xạ dựa trên sự giải phóng năng lượng trong quá trình tái hợp các điện tích trong vùng chuyển tiếp lỗ điện tử. Nó được hình thành do sự tiếp xúc của hai vật liệu bán dẫn có độ dẫn khác nhau. Kết quả của quá trình tiêm vào, sự chuyển tiếp của các hạt mang điện thiểu số, một lớp chặn được hình thành.

Về phía vật liệu có độ dẫn n, xuất hiện một hàng rào lỗ trống, và về phía vật liệu có độ dẫn p, xuất hiện một hàng rào điện tử. Có một sự cân bằng. Khi đặt một điện áp phân cực thuận, một chuyển động lớn của các điện tích sẽ xảy ra vào vùng cấm ở cả hai phía. Kết quả là chúng va chạm nhau và năng lượng được giải phóng dưới dạng phát xạ ánh sáng.

Ánh sáng này có thể được mắt người nhìn thấy hoặc không. Điều này phụ thuộc vào thành phần của chất bán dẫn, lượng tạp chất và khoảng cách vùng cấm. Do đó, phổ khả kiến ​​đạt được bằng cách chế tạo các cấu trúc bán dẫn nhiều lớp.

Đặc điểm LED

Màu sắc của ánh sáng phụ thuộc vào loại chất bán dẫn và mức độ pha tạp, quyết định khoảng cách dải của tiếp giáp pn. Tuổi thọ của đèn LED chủ yếu phụ thuộc vào điều kiện nhiệt độ hoạt động của nó. Độ nóng của thiết bị càng cao thì sự lão hóa của thiết bị càng nhanh. Và nhiệt độ lại liên quan đến dòng điện đi qua đèn LED. Công suất của nguồn sáng càng thấp thì tuổi thọ của nó càng dài. Lão hóa được thể hiện bằng sự giảm độ sáng của vật cố ánh sáng. Vì vậy, việc chọn điện trở phù hợp cho đèn LED là rất quan trọng.

Các đặc điểm chính của điốt LED bao gồm:

Phương thức kết nối

Để đèn LED hoạt động không gặp sự cố, dòng điện hoạt động rất quan trọng. Việc kết nối các nguồn bức xạ không chính xác hoặc sự chênh lệch đáng kể các thông số của chúng khi làm việc cùng nhau sẽ dẫn đến sự dư thừa dòng điện chạy qua chúng và khiến thiết bị bị cháy thêm. Điều này là do nhiệt độ tăng lên, do đó tinh thể LED bị biến dạng và điểm nối p-n bị đứt. Vì vậy, điều quan trọng là phải hạn chế lượng dòng điện cung cấp cho nguồn sáng, tức là hạn chế điện áp cung cấp.

Cách dễ nhất để làm điều này là sử dụng một điện trở nối tiếp với mạch phát. Một điện trở thông thường được sử dụng trong khả năng này, nhưng nó phải có một giá trị nhất định. Giá trị lớn của nó sẽ không thể cung cấp hiệu điện thế cần thiết cho sự xuất hiện của quá trình tái hợp và giá trị nhỏ hơn sẽ đốt cháy nó. Trong trường hợp này, bạn không chỉ cần biết cách tính điện trở cho đèn LED mà còn phải hiểu cách lắp đặt nó một cách chính xác, đặc biệt nếu mạch bị bão hòa với các phần tử vô tuyến.

Một mạch điện có thể sử dụng một hoặc nhiều đèn LED. Trong trường hợp này, có ba phương án để đưa chúng vào:

• đơn;
• tuần tự;
• song song.

Phần tử đơn

Khi chỉ có một đèn LED được sử dụng trong mạch điện thì một điện trở được mắc nối tiếp với nó. Do kết nối như vậy, tổng điện áp đặt vào mạch này sẽ bằng tổng hiệu điện thế giảm trên mỗi phần tử của mạch. Nếu chúng ta chỉ định những tổn thất này trên điện trở là Ur và trên đèn LED là Us, thì tổng điện áp của nguồn EMF sẽ bằng: Uo = Ur + Us.

Diễn giải định luật Ohm cho phần mạng I = U/R, thu được công thức: U = I * R. Thay biểu thức kết quả vào công thức tìm điện áp tổng, chúng ta nhận được:

Uo = IrRr + IsRs, trong đó

• Ir là ​​cường độ dòng điện chạy qua điện trở A.
• Rr - điện trở tính toán của điện trở, Ohm.
• Là cường độ dòng điện chạy qua đèn LED A.
• Rs - trở kháng bên trong của đèn LED, Ohm.

Giá trị của Rs thay đổi tùy thuộc vào điều kiện hoạt động của nguồn bức xạ và giá trị của nó phụ thuộc vào cường độ dòng điện và hiệu điện thế. Sự phụ thuộc này có thể được nhận thấy bằng cách nghiên cứu đặc tính dòng điện-điện áp của diode. Ở giai đoạn đầu, dòng điện tăng đều và R có giá trị cao. Sau đó, trở kháng giảm mạnh và dòng điện tăng nhanh ngay cả khi điện áp tăng nhẹ.

Nếu bạn kết hợp các công thức, bạn sẽ nhận được biểu thức sau:

Rr = (Uo - Us) / Io, Ohm

Cần lưu ý rằng cường độ dòng điện chạy trong mạch nối tiếp của một đoạn mạch là như nhau tại bất kỳ điểm nào, nghĩa là Io = Ir = Is. Biểu thức này cũng phù hợp để nối các đèn LED nối tiếp, vì nó cũng chỉ sử dụng một điện trở cho toàn bộ mạch.

Vì vậy, để tìm ra mức kháng cự cần thiết, vẫn phải tìm ra giá trị của Chúng tôi. Giá trị sụt áp trên đèn LED là giá trị tham chiếu và khác nhau đối với từng thành phần vô tuyến. Để lấy dữ liệu, bạn sẽ cần sử dụng bảng dữ liệu trên thiết bị. Bảng dữ liệu là một tập hợp các bảng thông tin chứa thông tin toàn diện về các thông số, chế độ hoạt động cũng như các mạch chuyển mạch cho một phần tử vô tuyến. Nó được sản xuất bởi nhà sản xuất sản phẩm.

Mạch song song

Trong kết nối song song, các phần tử vô tuyến tiếp xúc với nhau tại hai điểm - nút. Đối với loại mạch này, có hai quy tắc hợp lệ: cường độ dòng điện đi vào nút bằng tổng cường độ dòng điện phát ra từ nút và hiệu điện thế tại tất cả các điểm của nút là như nhau. Dựa trên các định nghĩa này, chúng ta có thể kết luận rằng trong trường hợp kết nối song song của đèn LED, điện trở mong muốn, nằm ở đầu nút, được tìm thấy theo công thức: Rr = Uo / Is1+In, Ohm, trong đó:

• Uo là sự khác biệt tiềm năng áp dụng cho các nút.
• Is1 là dòng điện chạy qua đèn LED đầu tiên.
• In là dòng điện đi qua đèn LED thứ n.

Nhưng một mạch như vậy có điện trở chung nằm ở phía trước kết nối song song của đèn LED thì không được sử dụng. Điều này là do nếu một bộ phát bị cháy, theo định luật, dòng điện đi vào nút sẽ không thay đổi. Điều này có nghĩa là nó sẽ được phân bổ giữa các phần tử làm việc còn lại và đồng thời sẽ có nhiều dòng điện chạy qua chúng hơn. Kết quả là một phản ứng dây chuyền sẽ xảy ra và tất cả các chất phát bán dẫn cuối cùng sẽ cháy hết.

Do đó, sẽ đúng nếu sử dụng điện trở của riêng bạn cho từng nhánh song song với đèn LED riêng và tính toán điện trở cho đèn LED riêng cho từng chân. Cách tiếp cận này còn có lợi ở chỗ mạch có thể sử dụng các nguyên tố phóng xạ có đặc tính khác nhau.

Việc tính điện trở của mỗi nhánh diễn ra tương tự như một đấu nối duy nhất: Rn = (Uo - Us) / In, Ohm, trong đó:

• Rn là điện trở cần thiết của nhánh thứ n.
• Uo - Us - chênh lệch điện áp rơi.
• In là dòng điện qua đèn LED thứ n.

Ví dụ tính toán

Cho mạch điện nhận nguồn điện từ nguồn điện áp không đổi 32 volt. Trong mạch này có 2 đèn LED hãng mắc song song với nhau là Cree C503B-RAS và Cree XM-L T6. Để tính toán trở kháng cần thiết, bạn cần tìm ra mức giảm điện áp điển hình trên các đèn LED này từ biểu dữ liệu. Vì vậy, đối với lần đầu tiên là 2,1 V ở dòng điện 0,2 và đối với lần thứ hai là 2,9 V ở cùng giá trị hiện tại.

Thay thế các giá trị này vào công thức cho mạch nối tiếp, bạn sẽ nhận được kết quả sau:

• R1 =(U0-Us1)/ I=(32−2,1)/0,2 = 21,5 Ohm.
• R2 = (U0-Us2)/ I=(32−2,9)/0,2 = 17,5 Ohm.

Các giá trị gần nhất được chọn từ chuỗi tiêu chuẩn. Chúng sẽ là: R1 = 22 Ohms và R2 = 18 Ohms. Nếu muốn, bạn cũng có thể tính công suất tiêu tán của điện trở bằng công thức: P = I*I*U. Đối với các điện trở được tìm thấy, nó sẽ là P= 0,001 W.

Máy tính trực tuyến dựa trên trình duyệt

Với số lượng lớn đèn LED trong mạch, việc tính toán điện trở cho từng đèn LED là một quá trình khá tẻ nhạt, đặc biệt là vì bạn có thể mắc sai lầm. Vì vậy, cách dễ nhất để thực hiện phép tính là sử dụng máy tính trực tuyến.

Chúng là một chương trình được viết để chạy trên trình duyệt. Trên Internet, bạn có thể tìm thấy nhiều máy tính như vậy cho đèn LED., nhưng nguyên lý hoạt động thì giống nhau. Bạn sẽ cần nhập dữ liệu tham khảo vào các biểu mẫu được cung cấp, chọn sơ đồ kết nối và nhấp vào nút “Kết quả” hoặc “Tính toán”. Sau đó, tất cả những gì còn lại là chờ đợi câu trả lời.

Bằng cách tính toán lại theo cách thủ công, bạn có thể kiểm tra nó, nhưng sẽ có rất ít điểm trong việc này vì các chương trình sử dụng các công thức tương tự khi tính toán.

(điốt phát sáng) - phát ra ánh sáng khi có dòng điện chạy qua nó. Mạch đơn giản nhất để cấp nguồn cho đèn LED bao gồm nguồn điện, đèn LED và điện trở mắc nối tiếp với nó.

Điều này thường được gọi là chấn lưu hoặc điện trở giới hạn dòng điện. Câu hỏi được đặt ra: “Tại sao đèn LED lại cần điện trở?” Cần có một điện trở giới hạn dòng điện để hạn chế dòng điện chạy qua đèn LED nhằm bảo vệ nó không bị cháy. Nếu điện áp nguồn bằng điện áp rơi trên đèn LED thì không cần điện trở như vậy.

Tính toán điện trở cho đèn LED

Điện trở của điện trở chấn lưu có thể dễ dàng tính toán bằng định luật Ohm và định luật Kirchhoff. Để tính điện trở cần thiết, chúng ta cần trừ điện áp định mức của đèn LED khỏi điện áp nguồn, sau đó chia chênh lệch này cho dòng điện hoạt động của đèn LED:

• V - điện áp nguồn
• V LED - sụt áp trên đèn LED
• I – dòng điện hoạt động của đèn LED

Dưới đây là bảng về sự phụ thuộc của điện áp hoạt động của đèn LED vào màu sắc của nó:

Mặc dù mạch đơn giản này được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử tiêu dùng nhưng nó không hiệu quả lắm vì năng lượng dư thừa từ nguồn điện bị tiêu tán dưới dạng nhiệt trong điện trở chấn lưu. Do đó, các sơ đồ phức tạp hơn () thường được sử dụng, hiệu quả hơn.

Hãy sử dụng một ví dụ để tính điện trở cho đèn LED.

Chúng ta có:

• nguồn điện: 12 volt
• Điện áp LED: 2 volt
• Dòng điện hoạt động của đèn LED: 30 mA

Hãy tính điện trở giới hạn dòng điện bằng công thức:

Hóa ra điện trở của chúng ta phải có điện trở là 333 Ohms. Nếu không thể chọn giá trị chính xác thì cần lấy điện trở cao hơn gần nhất. Trong trường hợp của chúng tôi, nó sẽ là 360 ​​Ohm (dòng E24).

Kết nối loạt đèn LED

Thông thường một số đèn LED được mắc nối tiếp với một nguồn điện áp. Khi các đèn LED giống hệt nhau được mắc nối tiếp, tổng mức tiêu thụ dòng điện của chúng bằng dòng điện hoạt động của một đèn LED và tổng điện áp bằng tổng điện áp rơi của tất cả các đèn LED trong mạch.

Do đó, trong trường hợp này, chúng ta chỉ cần sử dụng một điện trở cho toàn bộ chuỗi đèn LED tuần tự là đủ.

Một ví dụ về tính điện trở của điện trở khi mắc nối tiếp.

Trong ví dụ này, hai đèn LED được mắc nối tiếp. Một đèn LED màu đỏ có điện áp 2V và một đèn LED cực tím có điện áp 4,5V. Giả sử cả hai đều có dòng điện định mức là 30 mA.

Theo định luật Kirchhoff, tổng điện áp rơi trong toàn mạch bằng điện áp của nguồn điện. Do đó, điện áp trên điện trở phải bằng điện áp của nguồn điện trừ đi tổng điện áp rơi trên đèn LED.

Sử dụng định luật Ohm, chúng ta tính giá trị điện trở của điện trở giới hạn:

Điện trở phải có giá trị ít nhất là 183,3 ohms.

Lưu ý rằng sau khi trừ đi điện áp rơi chúng ta vẫn còn 5,5 volt. Điều này cho phép kết nối một đèn LED khác (tất nhiên, trước đó đã tính toán lại điện trở)

Kết nối song song của đèn LED

Bạn cũng có thể kết nối song song các đèn LED, nhưng điều này tạo ra nhiều vấn đề hơn so với kết nối nối tiếp.

Việc hạn chế dòng điện của các đèn LED kết nối song song bằng một điện trở chung không phải là một ý tưởng hay, vì trong trường hợp này tất cả các đèn LED phải có cùng một điện áp hoạt động. Nếu bất kỳ đèn LED nào có điện áp thấp hơn thì sẽ có nhiều dòng điện chạy qua nó hơn, do đó có thể làm hỏng nó.

Và ngay cả khi tất cả các đèn LED có cùng thông số kỹ thuật, chúng có thể có các đặc tính dòng điện-điện áp khác nhau do sự khác biệt trong quy trình sản xuất. Điều này cũng sẽ dẫn đến một dòng điện khác nhau chạy qua mỗi đèn LED. Để giảm thiểu sự chênh lệch dòng điện, đèn LED mắc song song thường có điện trở chấn lưu cho mỗi liên kết.

Máy tính trực tuyến để tính toán điện trở cho đèn LED

Máy tính trực tuyến này sẽ giúp bạn tìm giá trị điện trở cần thiết cho đèn LED được kết nối theo sơ đồ sau:

lưu ý: dấu phân cách thứ mười là dấu chấm, không phải dấu phẩy

Công thức tính điện trở máy tính trực tuyến

Giá trị điện trở= (bạn– U F)/ NẾU NHƯ

• bạn- Nguồn cấp;
• U F- điện áp thuận của LED;
• NẾU NHƯ– Dòng điện LED (tính bằng milliamp).

Ghi chú: Thật khó để tìm được một điện trở có điện trở đạt được trong tính toán. Theo quy định, điện trở được sản xuất ở các giá trị tiêu chuẩn (phạm vi danh nghĩa). Nếu bạn không thể tìm thấy điện trở mình cần, hãy chọn giá trị điện trở cao hơn gần nhất mà bạn đã tính toán.

Đèn LED đã thay thế hệ thống chiếu sáng truyền thống - đèn sợi đốt và đèn tiết kiệm năng lượng. Để diode hoạt động chính xác và không bị cháy, nó không thể kết nối trực tiếp với nguồn điện. Thực tế là nó có điện trở trong thấp nên nếu bạn cắm trực tiếp thì dòng điện sẽ cao và nó sẽ bị cháy. Bạn có thể giới hạn dòng điện bằng điện trở. Nhưng bạn cần chọn điện trở phù hợp cho đèn LED. Với mục đích này, các tính toán đặc biệt được thực hiện.

Để bù lại điện trở của đèn LED, trước tiên bạn phải chọn điện trở có điện trở cao hơn. Việc tính toán như vậy sẽ không làm khó những ai biết định luật Ohm là gì.

Tính toán toán học

Dựa trên định luật Ohm, chúng tôi tính toán bằng công thức sau:

trong đó Un là điện áp mạng; Uvd là điện áp mà đèn LED được thiết kế; Ivd - hiện tại.

Giả sử chúng ta có một đèn LED có các đặc điểm sau:

2,1 -3,4 volt – điện áp hoạt động (Uvd). Hãy lấy giá trị trung bình là 2,8 volt.

20 ampe - dòng điện hoạt động (Ivd)

220 volt – điện áp nguồn (Un)

Trong trường hợp này, chúng ta thu được giá trị điện trở R = 10,86. Tuy nhiên, những tính toán này là chưa đủ. Điện trở có thể quá nóng. Để tránh quá nhiệt, bạn cần tính đến khi chọn công suất của nó, được tính theo công thức sau:

Xin lưu ý rằng điện trở được kết nối với cực dương của diode. Việc xác định cực tính của diode khá đơn giản: cực dương trong bóng đèn có kích thước lớn hơn cực âm.

Tính toán đồ họa

Phương pháp đồ họa ít phổ biến hơn để tính toán điện trở cho đèn LED, nhưng thậm chí còn thuận tiện hơn. Biết được điện áp và dòng điện của diode (chúng còn được gọi là đặc tính dòng điện-điện áp - đặc tính I-V), bạn có thể tìm ra điện trở của điện trở mong muốn từ biểu đồ dưới đây:

Đây là phép tính cho một diode có dòng điện định mức 20 mA và điện áp nguồn 5 volt. Vẽ đường chấm từ 20 mA đến giao điểm với “đường cong led” (màu xanh), vẽ đường giao nhau từ đường thẳng Uled theo đường thẳng và ta nhận được giá trị dòng điện cực đại khoảng 50 mA. Tiếp theo, chúng tôi tính toán điện trở bằng công thức:

Chúng ta nhận được giá trị 100 Ohms cho điện trở. Chúng tôi tìm công suất tiêu tán cho nó (chúng tôi lấy cường độ hiện tại từ Imax):

Máy tính kháng trực tuyến

Nhiệm vụ sẽ trở nên phức tạp hơn nếu bạn muốn kết nối không phải một mà nhiều điốt.

Để thuận tiện cho việc tính toán độc lập, chúng tôi đã chuẩn bị một máy tính trực tuyến để tính điện trở của điện trở. Nếu bạn kết nối nhiều đèn LED, bạn sẽ cần chọn giữa các kết nối song song và nối tiếp giữa chúng. Và những mạch này yêu cầu tính toán bổ sung cho nguồn điện. Bạn có thể dễ dàng tìm thấy chúng trên Internet, nhưng chúng tôi khuyên bạn nên sử dụng máy tính của chúng tôi.

Bạn sẽ cần phải biết:

1. Điện áp nguồn điện.
2. Đặc tính điện áp của diode.
3. Đặc tính dòng điện của diode.
4. Số lượng điốt.

Bạn cũng cần chọn sơ đồ kết nối song song hoặc nối tiếp. Chúng tôi khuyên bạn nên tự làm quen với sự khác biệt giữa các kết nối trong các chương mà chúng tôi đã chuẩn bị dưới đây.

Trong trường hợp nào có thể kết nối đèn LED thông qua điện trở?

Không có điốt nào, kể cả đèn LED, có thể được bật mà không hạn chế dòng điện. Trong trường hợp này, điện trở đơn giản là cần thiết. Ngay cả những thay đổi nhỏ về điện áp cũng gây ra sự thay đổi rất lớn về dòng điện và do đó làm diode quá nóng.

Kết nối song song

Đối với những người đã gặp sơ đồ kết nối đèn LED trong thực tế, câu hỏi về việc lựa chọn giữa kết nối song song và nối tiếp thường không được đặt ra. Sự lựa chọn phổ biến nhất là sơ đồ kết nối nối tiếp. Kết nối song song cho đèn LED có một nhược điểm quan trọng - nó làm tăng chi phí và độ phức tạp của thiết kế, vì mỗi diode yêu cầu một điện trở riêng. Nhưng sơ đồ như vậy cũng có một lợi thế lớn - nếu một dây bị cháy thì chỉ một diode sẽ ngừng sáng, phần còn lại sẽ tiếp tục hoạt động.

Tại sao bạn không thể sử dụng một điện trở cho nhiều điốt song song?

Lời giải thích khá đơn giản: nếu một đèn LED bị cháy, thì nhiều dòng điện hơn có thể chạy sang (các) đèn LED khác và bắt đầu quá nhiệt. Vì vậy, với mạch nối song song thì mỗi diode cần có một điện trở riêng.

Sai:

Phải:

Kết nối nối tiếp đèn LED

Đây là loại kết nối phổ biến. Sự lựa chọn thường xuyên này được giải thích bằng một ví dụ đơn giản. Hãy tưởng tượng rằng một điện trở được chọn cho mỗi đèn LED trong vòng hoa cây thông Noel. Và có hơn một trăm bóng đèn như vậy trong một vòng hoa! Kết nối song song trong trường hợp này là không có lợi và tốn nhiều công sức.

Chỉ trong những vòng hoa tự chế, bạn mới có thể tìm thấy sự kết nối song song. Trong các mô hình nhà máy, nó luôn nhất quán.

Có thể làm mà không cần điện trở?

Trong ngân sách hoặc đơn giản là các thiết bị cũ, điện trở được sử dụng. Chúng cũng được sử dụng để kết nối chỉ một vài đèn LED.

Nhưng có một cách hiện đại hơn - đó là giảm dòng điện thông qua trình điều khiển LED. Vì vậy, trình điều khiển được tìm thấy trong 90% số đèn. Đây là những khối đặc biệt, thông qua một mạch, sẽ chuyển đổi các đặc tính của dòng điện và điện áp của mạng cung cấp. Ưu điểm chính của chúng là cung cấp dòng điện ổn định khi điện áp đầu vào thay đổi/dao động.

Ngày nay bạn có thể chọn trình điều khiển cho bất kỳ số lượng đèn LED nào. Nhưng chúng tôi khuyên bạn không nên dùng các chất tương tự của Trung Quốc! Ngoài việc chúng bị hao mòn nhanh hơn, chúng cũng có thể không cung cấp các đặc tính hiệu suất được nêu trên bao bì.

Nếu không có nhiều đèn LED thì điện trở cũng phù hợp thay cho driver khá đắt tiền.

Video thú vị

Đèn LED đơn

LED (điốt phát sáng) là nguồn bức xạ bán dẫn trong dải quang có hai dây dẫn trở lên. Đèn LED đơn sắc thường có hai cực, đèn LED hai màu có hai hoặc ba cực và đèn LED ba màu có bốn cực. Một đèn LED phát ra ánh sáng khi đặt một điện áp chuyển tiếp nhất định vào cực của nó.

Để kết nối đèn LED với nguồn điện, bạn có thể sử dụng một mạch đơn giản với điện trở giới hạn dòng điện được mắc nối tiếp. Điện trở là cần thiết do thực tế là điện áp rơi trên đèn LED không đổi trong một phạm vi dòng điện hoạt động tương đối rộng.

Màu sắc LED, vật liệu bán dẫn, bước sóng và điện áp rơi
Màu sắc	Vật liệu bán dẫn	Bước sóng	Giảm điện áp
Hồng ngoại	Galli arsenua (GaAs)	850-940nm
Màu đỏ		620-700nm	1,6-2,0V
Quả cam	Gallium arsenide photphua (GaAsP)	590-610nm	2,0-2,1 V
Màu vàng	Gallium arsenide photphua (GaAsP)	580-590nm	2,1-2,2 V
Màu xanh lá	Nhôm gali photphua (AlGaP)	500-570nm	1,9-3,5 V
Màu xanh da trời	Indi gali nitrit (InGaN)	440-505nm	2,48-3,6 V
Trắng	Điốt phốt pho hoặc RGB ba màu	Phạm vi rộng	2,8-4,0 V

Hoạt động của đèn LED và điện trở trong mạch là khác nhau. Theo định luật Ohm, điện trở có mối quan hệ tuyến tính giữa độ sụt điện áp và dòng điện chạy qua chúng:

Nếu điện áp trên điện trở tăng thì dòng điện cũng tăng tỷ lệ thuận (ở đây chúng ta giả sử giá trị của điện trở không đổi). Đèn LED không hoạt động như vậy. Hành vi của chúng tương ứng với hành vi của điốt thông thường. Các đặc tính dòng điện-điện áp của đèn LED có màu sắc khác nhau được thể hiện trong hình. Họ cho thấy dòng điện qua đèn LED không tỷ lệ thuận với điện áp rơi trên đèn LED. Có thể thấy rằng có sự phụ thuộc theo cấp số nhân của dòng điện vào điện áp thuận. Điều này có nghĩa là chỉ cần một sự thay đổi nhỏ về điện áp, dòng điện có thể thay đổi rất nhiều.

Nếu điện áp chuyển tiếp trên đèn LED nhỏ thì điện trở của nó rất cao và đèn LED không sáng. Khi vượt quá mức ngưỡng quy định trong thông số kỹ thuật, đèn LED bắt đầu phát sáng và điện trở của nó nhanh chóng giảm xuống. Nếu điện áp đặt vào vượt quá điện áp chuyển tiếp khuyến nghị, có thể nằm trong khoảng 1,5-4 V đối với đèn LED có nhiều màu sắc khác nhau, dòng điện qua đèn LED sẽ tăng mạnh, có thể dẫn đến hỏng đèn LED. Để hạn chế dòng điện này, một điện trở được mắc nối tiếp với đèn LED, điện trở này sẽ giới hạn dòng điện sao cho nó không vượt quá dòng điện hoạt động được chỉ định trong đặc tính của đèn LED.

Công thức tính toán

Dòng điện qua điện trở giới hạn R s có thể được tính bằng công thức định luật Ohm, trong đó từ điện áp nguồn V. s trừ đi điện áp rơi thuận trên đèn LED V. f:

Đây V.điện áp nguồn tính bằng volt (ví dụ: 5 V từ bus USB), V. f giảm điện áp chuyển tiếp trên đèn LED và TÔI dòng điện chuyển tiếp qua đèn LED tính bằng ampe. Giá trị V. f và TÔI f được nêu trong thông số kỹ thuật của đèn LED. Giá trị điển hình V. f được thể hiện trong bảng trên. Dòng đèn LED chỉ báo điển hình là 20 mA.

Sau khi tính toán điện trở của điện trở, giá trị tiêu chuẩn lớn hơn gần nhất được chọn từ dãy giá trị điện trở. Ví dụ, nếu tính toán cho thấy cần có một điện trở R s = 145 ohms, chúng tôi (và máy tính) sẽ chọn một điện trở R s = 150 ôm.

Điện trở hạn chế dòng điện tiêu tán một công suất nhất định, được tính theo công thức

Để điện trở hoạt động đáng tin cậy, công suất của nó được chọn cao gấp đôi theo tính toán. Ví dụ: nếu công thức hiển thị 0,06 W, chúng ta sẽ chọn điện trở 0,125 W.

Bây giờ, hãy tính hiệu suất hoạt động của mạch của chúng ta (hiệu suất của nó), nó sẽ cho biết bao nhiêu phần trăm năng lượng được cung cấp bởi nguồn điện được đèn LED tiêu thụ. Đèn LED tiêu tán năng lượng sau:

Khi đó tổng mức tiêu thụ sẽ bằng

Hiệu suất của mạch chuyển mạch LED với điện trở giới hạn:

Để chọn nguồn điện, bạn cần tính toán dòng điện mà nó sẽ cung cấp cho mạch. Việc này được thực hiện theo công thức:

Mảng LED

Một đèn LED có thể được thắp sáng bằng điện trở giới hạn dòng điện. Tuy nhiên, cần có nguồn cung cấp năng lượng chuyên dụng để cung cấp năng lượng cho dãy đèn LED, vốn ngày càng được sử dụng để chiếu sáng, đèn nền trong tivi và màn hình máy tính, trong quảng cáo và các ứng dụng khác. Tất cả chúng ta đều quen với các nguồn cung cấp điện áp ổn định. Tuy nhiên, để cấp nguồn cho đèn LED, bạn cần nguồn có dòng điện ổn định chứ không phải điện áp. Tuy nhiên, ngay cả với những nguồn như vậy, các điện trở giới hạn vẫn được lắp đặt.

Nếu bạn cần tạo một dãy đèn LED, hãy sử dụng một số mạch LED nối tiếp được kết nối song song. Một chuỗi đèn LED nối tiếp yêu cầu nguồn điện có điện áp vượt quá tổng điện áp rơi trên từng đèn LED. Nếu điện áp của nó cao hơn mức này thì cần phải lắp một điện trở giới hạn dòng điện vào mạch. Tất cả các đèn LED đều mang cùng một dòng điện, dẫn đến độ sáng như nhau (ở một mức độ nhất định).

Tuy nhiên, nếu một trong các đèn LED trong chuỗi bị hỏng (đây chính xác là điều xảy ra thường xuyên nhất), toàn bộ chuỗi đèn LED sẽ tắt. Trong một số mạch và thiết kế, để ngăn ngừa những hư hỏng như vậy, một shunt đặc biệt được đưa vào, ví dụ, một diode zener được đặt song song với mỗi diode. Khi diode cháy hết, điện áp trên diode zener đủ cao và nó bắt đầu dẫn dòng điện, đảm bảo hoạt động của đèn LED hoạt động. Cách tiếp cận này phù hợp với đèn LED công suất thấp, nhưng các mạch dành cho chiếu sáng ngoài trời đòi hỏi các giải pháp phức tạp hơn. Tất nhiên, điều này dẫn đến sự gia tăng giá thành và kích thước của thiết bị. Bây giờ (vào năm 2018), có thể thấy rằng đèn đường LED, với tuổi thọ dự kiến ​​là 10 năm, tuổi thọ không quá một năm. Điều tương tự cũng áp dụng cho đèn LED gia dụng, bao gồm cả đèn của các nhà sản xuất nổi tiếng.

Khi tính điện trở cần thiết của điện trở giới hạn dòng điện R s , tất cả điện áp rơi trên mỗi đèn LED sẽ được cộng lại với nhau. Ví dụ: nếu điện áp rơi trên mỗi trong số năm đèn LED mắc nối tiếp là 2 V thì tổng điện áp rơi trên cả năm đèn LED sẽ là 2 × 5 = 10 V.

Một số đèn LED giống hệt nhau có thể được kết nối song song. Đèn LED kết nối song song có điện áp chuyển tiếp V. f phải giống nhau - nếu không thì các dòng điện giống nhau sẽ không chạy trong chúng và độ sáng của chúng sẽ khác nhau. Nếu đèn LED được kết nối song song, thì nên đặt một điện trở giới hạn dòng nối tiếp với mỗi đèn LED. Với kết nối song song, việc một đèn LED bị hỏng sẽ không dẫn đến hỏng toàn bộ mảng - nó sẽ hoạt động bình thường. Một thách thức khác trong việc song song là lựa chọn nguồn điện hiệu quả cung cấp dòng điện cao ở điện áp thấp. Bộ nguồn như vậy sẽ đắt hơn nhiều so với nguồn có cùng công suất nhưng ở điện áp cao hơn và dòng điện thấp hơn.

Tính toán điện trở giới hạn dòng điện

Nếu được định nghĩa là

Nếu như số lượng đèn LED trong một mạch nối tiếp N số đèn LED trong chuỗi(được biểu thị bằng N s trong trường đầu vào) được nhập, sau đó số lượng đèn LED tối đa trong chuỗi đèn LED nối tiếp N đèn LED trong chuỗi tối đađịnh nghĩa là