Leuchtdioden sie gehören zu den beliebtesten elektronischen Komponenten, die in verschiedenen Geräten verwendet werden. Wenn wir die LED an eine andere konstante als die Durchbruchspannung anschließen, müssen wir den Widerstand berechnen, um den richtigen Strom durch die LED einzustellen. Aber was ist, wenn wir LEDs mit variabler Spannung verwenden möchten?
Die Berechnung des Widerstands für eine LED mit Wechselspannung erfordert einige zusätzliche Schritte, da die Wechselspannung im Laufe der Zeit variieren kann. Im Gegensatz zu einer konstanten Spannung hat eine Wechselspannung eine Amplitude und eine Schwingungsfrequenz, die den Betrieb einer LED beeinflussen.
Die Spannungsamplitude, die Schwingungsfrequenz und die Eigenschaften der LED müssen berücksichtigt werden, um den Widerstand für eine Wechselspannungs-LED korrekt zu berechnen. Darüber hinaus ist es auch wichtig, den Stromverbrauch der LED und die maximale Durchbruchspannung zu berücksichtigen.
Verschiedene LED-Hersteller können Informationen über die zulässigen Spannungs- und Stromwerte für ihre Produkte bereitstellen. Im Idealfall sollten wir den Widerstand so wählen, dass er den Strom durch die LED richtig einschränkt und im zulässigen Spannungsbereich arbeitet.
Notwendige Informationen zu LEDs und Wechselspannung
Für die korrekte Berechnung des Widerstands für eine LED mit variabler Spannung müssen mehrere Schlüsselfaktoren berücksichtigt werden.
Leuchtdioden
LEDs sind Halbleitergeräte, die elektrische Energie in Lichtenergie umwandeln. Sie haben positive und negative Pins zum Anschluss an die Stromversorgung.
Die LEDs zeichnen sich durch folgende Parameter aus:
Jede LED hat eine Übergangsspannung, die bei der Berechnung des Widerstands berücksichtigt werden muss. Die Übergangsspannung wird normalerweise im Datum der LED angegeben.
Maximaler Gleichstrom
Die LEDs haben auch einen maximal zulässigen Durchlaufstrom, der nicht überschritten werden sollte, um Schäden zu vermeiden.
Farbe und Lichtstärke
LEDs können in verschiedenen Farben erhältlich sein und unterschiedliche Lichtstärken haben. Die Wahl der LED hängt von der jeweiligen Anwendung ab.
Wechselspannung
Bei der Berechnung des Widerstands für eine LED mit variabler Spannung müssen folgende Faktoren berücksichtigt werden:
Höhe der Spannungsspitze
Bei Verwendung von variabler Spannung ist es wichtig, die Höhe der Spannungsspitze zu berücksichtigen, da sie über oder unter dem Mittelwert liegen kann. Der Widerstand muss für den maximalen Spitzenwert der Spannung ausgelegt sein.
Wechselspannungsfrequenz
Die Wechselspannungsfrequenz kann auch die Auswahl des Widerstands beeinflussen, insbesondere wenn die Verwendung einer LED mit einer hohen Frequenz verbunden ist.
Angesichts all dieser Faktoren ist es möglich, den Widerstand für die LED bei Wechselspannung korrekt zu berechnen, um sicherzustellen, dass er zuverlässig und sicher funktioniert.
Wie funktioniert eine LED bei Wechselspannung?
Bei Wechselspannung begrenzt die LED den Strom zunächst mit einem Widerstand. Dies ist notwendig, um eine Beschädigung der LED an der Oberseite zu verhindern und eine Überhitzung zu vermeiden. Der Widerstand wird entsprechend dem Spannungspegel und den Eigenschaften der LED berechnet.
Die Verwendung eines Widerstands hat jedoch seine Grenzen. Eine AC-Rektifikation ist erforderlich, damit die LED bei Wechselspannung ordnungsgemäß funktioniert. Die Rektifikation wandelt Wechselstrom in Gleichstrom um, wodurch die LED gleichmäßig und ohne die Notwendigkeit eines zusätzlichen Widerstands leuchten kann.
Die Rektifikation kann mit einer Diodenbrücke oder einer zusätzlichen Wechselstromumwandlungsschaltung in Gleichstrom durchgeführt werden. Nach der Rektifikation kann die LED ohne Verwendung eines Widerstands direkt an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen werden.
Es sollte jedoch beachtet werden, dass die LED ohne einen Widerstand bei maximalem Strom arbeitet, was zu Überhitzung und Beschädigung führen kann. Daher wird empfohlen, für einen längeren und sichereren Betrieb der LED bei Wechselspannung einen geeigneten Widerstand zu verwenden.
Grundlegende Informationen zu Widerständen
Der Widerstand des Widerstands wird in Ohm (Ω) gemessen und zeigt an, wie stark der Widerstand den Strom begrenzt. Je größer der Widerstandswert ist, desto weniger Strom fließt durch den Widerstand. Der Widerstand des Widerstands kann fest oder veränderbar sein.
Die Widerstandsleistung gibt die maximal zulässige Leistung an, die der Widerstand als Wärme verbrauchen oder emittieren kann. Die Leistung wird in Watt (W) gemessen. Bei der Auswahl eines Widerstands muss die Menge an Energie berücksichtigt werden, die er während des Betriebs verbraucht, um Überhitzung und Verformung zu vermeiden.
Die Arbeitsbedingungen eines Widerstands können auch seine Genauigkeit und den Temperaturkoeffizienten des Widerstands beeinflussen. Die verschiedenen Materialien, aus denen Widerstände hergestellt werden, haben unterschiedliche Temperaturkoeffizienten, was dazu führt, dass sich ihr Widerstand in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur oder dem durch sie fließenden Strom ändert.
Widerstände können eine Vielzahl von physikalischen Formen haben, wie z. B. Oberflächenmontage, Drahtanbindung oder Installation auf einer Leiterplatte. Sie sind auch in verschiedenen Standardwiderstandswerten erhältlich, um die Auswahl bei der Gestaltung elektrischer Schaltungen zu erleichtern.
Bei der Auswahl eines Widerstands müssen die Anforderungen an Widerstand, Leistung, Genauigkeit und Temperaturbedingungen berücksichtigt werden, um sicherzustellen, dass die Schaltung ordnungsgemäß funktioniert. Beachten Sie auch mögliche Änderungen der Widerstandswerte während des Betriebs und wählen Sie einen Leistungsreservenwiderstand aus, um eine Überhitzung und Beschädigung zu vermeiden.
Berechnung des Widerstands für eine LED bei konstanter Spannung
Wenn die LED in einer Konstantspannungsschaltung verwendet wird, muss der Widerstand korrekt berechnet werden, um die Sicherheit der LED zu gewährleisten und Schäden zu vermeiden.
Die folgenden Parameter müssen berücksichtigt werden, um den Widerstandswert richtig auszuwählen:
| Parameter | Die Beschreibung | Formel |
|---|---|---|
| Versorgungsspannung (U) | Die an die LED gelieferte Spannung | --- |
| LED-Spannung (Vf) | Die für den Betrieb der LED erforderliche Spannung | --- |
| LED-Strom (If) | Strom, bei dem die LED stabil arbeitet | --- |
Sie können die folgende Formel verwenden, um den Widerstandswert zu berechnen:
Wobei R der Wert des Widerstands ist, U die Versorgungsspannung ist, Vf - led-Spannung, If - led-Strom.
Wenn wir beispielsweise eine LED mit einer Betriebsspannung von 2 V haben und sie an eine DC-Spannungsquelle von 5 V mit einem Strom von 20 mA anschließen möchten, lautet der Widerstandswert:
R = (5 - 2) / 0.02 = 150 Ohm
Daher muss für diese Schaltung ein Widerstand mit einem Nennwert von 150 Ohm verwendet werden.
Merkmale der Widerstandsberechnung für eine LED mit variabler Spannung
Die Berechnung des Widerstands für eine LED mit variabler Spannung hat ihre eigenen Eigenschaften, die berücksichtigt werden müssen, damit die LED-Schaltung richtig funktioniert. Wenn eine LED mit variabler Spannung betrieben wird, hängt ihre Lichteffizienz davon ab, welche Spannung zu einem bestimmten Zeitpunkt an sie angelegt wird. Infolgedessen kann die LED blinken oder sogar überhitzen, wenn Sie keinen Widerstand in der Schaltung verwenden.
Die Berechnung des Widerstands für eine LED mit variabler Spannung umfasst die folgenden Schritte:
- Bestimmung des Betriebsstroms der LED. Der Betriebsstrom einer LED ist normalerweise im technischen Datenblatt angegeben. Der Stromwert wird dazu beitragen, die erforderliche Leistung des Widerstands zu bestimmen und seinen stabilen Betrieb zu gewährleisten.
- Bestimmt den Mittel- und Spitzenwert der Wechselspannung. Der Mittelwert kann mit der Formel "Umit = (Umax + Umin) / 2" berechnet werden, wobei Umax und Umin die maximalen und minimalen Spannungswerte sind. Der Spitzenwert kann aus den Eigenschaften der Stromversorgung abgeleitet werden.
- Berechnung des Widerstandswiderstands durch die Formel "R = (Umited - Upad) / I", wobei Upad die Spannung an der LED ist (normalerweise etwa 2-3 V), I ist der Betriebsstrom der LED.
- Auswahl des Standardwiderstandswerts. Nach der Berechnung des Widerstands muss der nächste Standardwert des Widerstands aus einer Reihe von auf dem Markt verfügbaren Werten ausgewählt werden.
Wichtig ist, dass bei der Berechnung des Widerstands für eine LED mit Wechselspannung berücksichtigt werden muss, dass die Spannung an der LED schwanken kann, daher ist es notwendig, einen Widerstand mit Reserve für den Fall einer Erhöhung der Spannung oder der Umgebungstemperatur zu wählen. Es wird auch empfohlen, einen Widerstand mit einer Leistung zu verwenden, die die Gesamtleistung der LED übersteigt, um eine Überhitzung und Beschädigung des Widerstands zu vermeiden.
