如何正確計算 LED 的電阻？

影響 LED 耐用性的主要參數是電流，對於每種類型的 LED 元件，其值都是嚴格標準化的。限制最大電流的一種常用方法是使用限流電阻。 LED 的電阻可以不使用基於歐姆定律的複雜計算，使用二極管參數和開關電路中的電壓的技術值來計算。

開啟LED的特點

然而，發光元件的工作原理與整流二極管相同，但具有獨特的特徵。最重要的是：

1. 對反極性電壓極負敏感性。以錯誤極性連接到電路的 LED 幾乎會立即失效。
2. 通過 p-n 結的允許工作電流範圍窄。
3. 過渡電阻對溫度的依賴性，這是大多數半導體元件的典型特徵。

最後一點應該更詳細地討論，因為它是計算淬滅電阻的主要部分。輻射元件的文件表明了額定電流的允許範圍，在該範圍內它們保持工作並提供指定的輻射特性。低估該值並不是致命的，但會導致亮度有所下降。從某個極限值開始，電流通過過渡停止，發光將消失。

超過電流首先會導致輝光的亮度增加，但使用壽命會急劇下降。進一步增加會導致元件失效。因此，LED 電阻器的選擇旨在限制最壞情況下允許的最大電流。

半導體結處的電壓受其上的物理過程的限制，並且在大約 1-2 V 的狹窄範圍內。通常安裝在汽車上的 12 伏發光二極管可能包含串聯元件鍊或限制設計中包含的電路。

為什麼 LED 需要一個電阻器

在開啟 LED 時使用限流電阻器雖然不是最有效的，但也是將電流限制在可接受範圍內的最簡單和最便宜的解決方案。允許您以高精度穩定發射極電路中的電流的電路解決方案很難重複，而且現成的成本很高。

使用電阻器可以讓您自己執行照明和背光。在這種情況下，最主要的是能夠使用測量儀器和最低限度的焊接技能。一個精心設計的限制器，考慮到可能的公差和溫度波動，能夠以最低的成本確保 LED 在整個聲明的使用壽命期間的正常運行。

LED的並聯和串聯連接

為了結合電源電路的參數和LED的特性，幾個元件的串聯和並聯是很普遍的。每種類型的連接都有優點和缺點。

並聯

這種連接的優點是整個電路只使用一個限幅器。需要注意的是，這個優勢是唯一的，因此，除了低檔工業產品外，幾乎沒有並聯。缺點是：

1. 限制元件上的功耗與並聯的 LED 數量成正比。
2. 元件參數的分散導致電流分佈不均勻。
3. 由於並聯組的電壓降增加，其中一個發射器的燒毀會導致所有其他發射器發生類似雪崩的故障。

這種連接在一定程度上增加了操作特性，其中通過每個輻射元件的電流受到單獨電阻器的限制。更準確地說，它是由帶有限流電阻的 LED 組成的各個電路的並聯連接。主要優點是更高的可靠性，因為一個或多個元件的故障不會以任何方式影響其他元件的操作。

缺點是由於 LED 參數的分佈和電阻值的技術公差，各個元件的發光亮度可能會有很大差異。這種方案包含大量無線電元件。

與單個限幅器並聯可用於低壓電路，從最小值開始，受 p-n 結處的電壓降限制。

串聯

輻射元件的串聯連接已成為最普遍的方式，因為串聯電路的無疑優勢是通過每個元件的電流絕對相等。由於通過單個限流電阻和通過二極管的電流相同，因此功耗將最小。

一個顯著的缺點是，至少一個元素的故障將導致整個鏈的無法操作。對於串聯連接，需要增加電壓，其最小值與包含的元件數量成比例增加。

混合包容

當執行混合連接時，當使用多個並聯連接的鏈時，以及一個限流電阻和多個 LED 的串聯連接時，可以使用大量發射器。

其中一個元件的燒毀將導致只有一個安裝該元件的電路無法工作。其餘的將正常運行。

電阻計算公式

LED 電阻器電阻的計算基於歐姆定律。如何計算 LED 電阻的初始參數為：

• 電路電壓；
• LED的工作電流；
• 發光二極管兩端的電壓降（LED 電源電壓）。

電阻值由以下表達式確定：

R = U/I

其中 U 是電阻兩端的電壓降，I 是通過 LED 的正向電流。

LED 的電壓降由以下表達式確定：

U \u003d Upit - Usv，

其中，Upit 是電路電壓，Usv 是輻射二極管上的銘牌電壓降。

為電阻計算 LED 會得出一個不在標準值範圍內的電阻值。您需要在較大一側取一個電阻最接近計算值的電阻。這考慮了電壓的可能增加。最好取一系列電阻中的下一個值。這將在一定程度上減少通過二極管的電流並降低輝光的亮度，但同時，電源電壓和二極管電阻大小的任何變化（例如，當溫度變化時）都會被拉平。

在選擇電阻值之前，您應該評估與公式指定的值相比電流和亮度可能降低的情況：

(R — Rst)R•100%

如果得到的值小於5%，那麼你需要取一個更大的阻力，如果從5%到10%，那麼你可以把自己限制在一個較小的。

影響操作可靠性的一個同樣重要的參數是限流元件的功耗。通過具有電阻的部分的電流會導致其升溫。要確定將耗散的功率，請使用以下公式：

P = U•U/R

使用功耗將超過計算值的限流電阻。

例子：

有一個 LED 的電壓降為 1.7 V，標稱電流為 20 mA。它必須連接到 12 V 電路。

限流電阻上的壓降為：

U = 12 - 1.7 = 10.3 V

電阻阻值：

R \u003d 10.3 / 0.02 \u003d 515 歐姆。

標準範圍內最接近的較高值是 560 歐姆。使用此值，電流相對於設定值的減少略小於 10%，因此無需取更大的值。

以瓦特為單位的耗散功率：

P = 10.3•10.3/560 = 0.19 W

因此，對於該電路，您可以使用允許耗散功率為 0.25 W 的元件。

連接 LED 燈條

LED 燈條可用於不同的電源電壓。磁帶上有一個串聯二極管的電路。二極管的數量和限流電阻的阻值取決於膠帶的供電電壓。

最常見類型的 LED 燈條設計為連接到 12 V 電路。在這裡也可以使用更高的電壓值進行操作。為了正確計算電阻，有必要知道流過膠帶單段的電流。

膠帶長度的增加會導致電流成比例增加，因為最小部分在技術上是並聯的。例如，如果一個段的最小長度為 50 cm，那麼 10 個這樣的段中的一個 5 m 磁帶的電流消耗將增加 10 倍。

 

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