Aký rezistor na LED diódu II.

Tento článok je pokračovaním jedného z prvých článkov na tomto webe :  http://lukas.cerro.sk/351/aky-rezistor-na-led-diodu. Medzitým som riešil rôzne kombinácie rôznych diód a napájacích zdrojov, preto som sa rozhodol popísať aj nejaké praktické riešenia.

Na začiatok je dobré si uvedomiť, že pokiaľ nemáte presné údaje o LED dióde, je to len o pokusoch a skúsenostiach. Ďalšou vecou je spôsob kombinácie LED diód. Vždy sa snažte zapojiť diódy tak, aby ich bolo čo najviac v sérii a čo najmenej paralelne.

9V napájací zdroj a 8 vysoko-svietivých bielych LED diód

Napájací zdroj má na výstupe 9V jednosmerných, prúd 500mA. Výkon trafa je teda 4.5W. LED diódy majú maximálny výkon pri napätí 3.4V a prúde 0.02A ( 20mA ). Celková spotreba diód je 8 x 3.4 x 0.02 = 0.55W.

Prvý obrázok ukazuje najhorší spôsob zapojenia. Okrem toho, že je tam zbytočne 8 rezistorov, sú tam vysoké straty na rezistoroch. Číselne sa to dá vyjadriť takto :

• 8 diód a každá so svojím vlastným rezistorom
• Každý rezistor znižuje napätie o  5.6V ( Napätie zdroja mínus napätie LEDky )
• Cez každý rezistor tečie prúd LED diódy : 20mA ( 0.02A )
• Hodnota rezistoru je 5.6 / 0.02 = 280 Ω
• Použije sa 270 Ω, alebo 2ks 560 Ω paralelne
• Tepelná strata na rezistoroch je 8 x 5.6 x 0.02 =  0,9W

Celková spotreba tohoto zapojenia je 1.45W, z čoho vyše 60% sa mení na teplo a menej ako 40% na svetlo. Účinnosť je teda veľmi malá.

Zapojenie som upravil tak, že som 8 rezistorov nahradil jedným. Schému to zjednodušilo, ale účinnosť je naďalej katastrofálna. Znova to preverím číselne :

• 8 diód paralelne a do série rezistorom
• Na rezistore sa musí stratiť  5.6V ( Napätie zdroja mínus napätie LEDky )
• Cez rezistor tečie prúd 8 LED diód : 8 x 20mA ( 0.16A )
• Hodnota rezistoru je 5.6 / 0.16 = 35 Ω
• Použije sa 33 Ω, alebo 2ks 68 Ω paralelne
• Tepelná strata na rezistore je 5.6 x 0.16 =  0,9W

Znova som sa dopočítal k tomu istému číslu. Síce som si schému zjednodušil, ale namiesto 8 rezistorov mám jeden väčší ohrievač.

Tentoraz je schéma trochu zložitejšia, ale účinnosť je lepšia.

• vždy 2 diódy paralelne a do série s rezistorom
• Na rezistore sa musí stratiť  2.2V ( Napätie zdroja mínus 2 x napätie LEDky )
• Cez rezistor tečie prúd 1 LED diód : 20mA ( 0.02A )
• Hodnota rezistoru je 2.2 / 0.02 = 110 Ω
• Použije sa 120 Ω, alebo 2ks 220 Ω paralelne
• Tepelná strata na rezistoroch je 4 x 2.2 x 0.02 =  0,18W

Celková spotreba tohoto zapojenia je 0.73W, z čoho len 25% sa mení na teplo a zvyšok na svetlo. Účinnosť je teda podstatne lepšia.

Aký je výsledok pokusov?

Taký istý, ako v úvode. Snažte sa to vždy skombinovať  tak, aby bol prúd čo najnižší. Lebo vtedy sú najmenšie straty. Síce niekedy na stratách nezáleží, ale keď to budete napájať z batérie, alebo bude tých LED diód 30, 40, …, oplatí sa s nimi uvažovať. Základným pravidlom je dať čo najviac diód do série, aby sa energia menila na svetlo, nie teplo.

Posledná úprava zapojenia

Poslednú schému som upravil, aby som si ju zjednodušil.

• 4 dvojice sériovo zapojených diód
• Na rezistore sa musí stratiť  2.2V ( Napätie zdroja mínus 2 x napätie LEDky )
• Cez rezistor tečie prúd 4 LED diód : 80mA ( 0.08A )
• Hodnota rezistoru je 2.2 / 0.08 = 27.5 Ω
• Použije sa 27 Ω, alebo 2ks 56 Ω paralelne
• Tepelná strata na rezistore je 2.2 x 0.08 =  0,18W

Strata a účinnosť je rovnaká ako v predchádzajúcej schéme, ale namiesto 4 rezistorov je tu len jeden. Schéma síce nie je najjednoduchšia, ale s najvyššou účinnosťou.