Počítáme jednoduchý obvod s LED diodami

Autor: RC.305
Sekce: Osvětlení auta
Vydáno dne: 29.10.2009

LED diody Článkem o výběru vhodných LED diod pro osvětlení modelu auta jsem řekl ááá, nyní je tedy vhodné říci i béé. Pokud vládnete alespoň základními elektrotechnickými znalostni, tzn. víte, že Ohmův zákon není dodatek k americké ústavě, je pro vás další obsah tohoto článku nošením dříví do lesa. Přesto je tu větší skupina lidí, kteří toto neznají a právě jim je určen následující text, který pomůže spočítat a zapojit jednoduchý obvod s LED diodami.

Spočítat si správně jednoduchý obvod s LEDkami, výsledkem čehož má být hodnota odporu předřadného rezistoru pro LED, zase není taková věda, pokud znáte nebo si dokážete najít pár potřebných údajů. Co se týče samotných LEDek, většina slušných prodejců součástek má k dispozici katalog, ať už na internetu, nebo přímo na prodejně, kde si můžete potřebné údaje zjistit. Jedná se hlavně o napětí a doporučený proud pro vybraný typ LEDky. I nedostupnost katalogu není taková tragédie - stejně nás zajímají hlavně vysokosvítivé LEDky s proudem 20 mA, což je proud, se kterým operuje většina světelných modulů (viz sérii článků k tomuto tématu). Navíc, pokud se nejedná o nějaké vyloženě exotické LEDky, jsou hodnoty napětí LED v rámci jedné barvy vcelku srovnatelné. Níže v tabulce uvádím průměrné hodnoty napětí LED získané z údajů uvedených na stránkách GME (viz tabulka s výběrem vhodných LED diod):

Tabulka napětí vysokosvítivých 20 mA LED diod (U_LED)

Barva LED Napětí LED (V)
červená 2,0
žlutá 2,2
oranžová 2,2
modrá 3,2
bílá / teplá bílá 3,2
zelená 3,4

Barva LED	Napětí LED (V)
červená	2,0
žlutá	2,2
oranžová	2,2
modrá	3,2
bílá / teplá bílá	3,2
zelená	3,4

Takže známe proud (20mA) a napětí LEDek (dle tabulky výše), další, co potřebujeme znát, je hodnota napájecího napětí obvodu s LED. Předpokládám, že každý umí trochu číst anebo aspoň ví, co má k dispozici. U RC aut jsou nejobvyklejšími hodnotami napájecího napětí tyto:

5 nebo 6 V z obvodu BEC regulátoru, kterým napájíme přijímač, serva a případné další prvky připojené k přijímači
7,2 V z 6-článkového NiCd nebo NiMH akumulátoru
7,4 V z 2s LiPol akumulátoru

Teď už máme všechny potřebné údaje pohromadě, tož se můžeme podívat na jeden jednoduchý vzoreček pro výpočet hodnoty odporu předřadného rezistoru pro jednu nebo sériové zapojení více LEDek. Schema zapojení obvodu s LED vidíte pod vzorečkem vpravo.

R = (U_NAP - (n x U_LED)) / I_LED (pro stejnobarevné LED v sérii)

R = (U_NAP - (U_LED1+U_LED2...+U_LEDn)) / I_LED (pro různobarevné LED v sérii)

Sériové zapojení LED

R počítaná hodnota odporu předřadného rezistoru v ohmech
U_NAP napájecí napětí ve voltech
n počet stejnobarevných LED v sérii
U_LED napětí LED z tabulky ve voltech, v katalozích též značeno jako U_F
U_LED1...U_LEDn napětí různobarevných LED z tabulky ve voltech, v katalozích též značeno jako U_F
I_LED proud LEDkou v ampérech (20 mA = 0,02 A)
Napětí U_NAP musí být vždy vyšší než součet napětí (U_LED) všech LED v sérii.

Nyní jsme si spočítali potřebnou hodnotu odporu rezistoru. Tu však obvykle nikde nekoupíte, je potřeba ji zaokrouhlit k nejbližší hodnotě z vyráběné řady E24 (+/-5% přesnost), která je běžně dostupná v prodejnách součástek. Řada E24 obsahuje tyto hodnoty:

1 - 1,1 - 1,2 - 1,3 - 1,5 - 1,6 - 1,8 - 2,0 - 2,2 - 2,4 - 2,7 - 3,0 - 3,3 - 3,6 - 3,9 - 4,3 - 4,7 - 5,1 - 5,6 - 6,2 - 6,8 - 7,5 - 8,2 - 9,1 a jejich desítkové násobky

Vzhledem k spočítané hodnotě odporu zvolíme vždy nejbližší spodní nebo nejbližší horní hodnotu z řady. Pokud nám tedy vyjde hodnota odporu třeba 185 Ohmů, zvolíme 180, pokud 194, zvolíme 200.

Je tu ještě jeden parametr, který potřebujeme znát při koupi rezistoru, a tím je jeho výkonové zatížení. Za tímto účelem si spočítáme výkonovou ztrátu rezistoru pomocí vzorečku P=RxI_LED² (P ... výkonová ztráta ve wattech, R ... odpor rezistoru v ohmech, I_LED ... proud LEDkou v ampérech). Zatížení rezistoru v provozu se volí do cca 70% jeho udávaného typového zatížení. S ohledem na výsledek výpočtu pak koupíme rezistor 1/8 W (0,125 W), což bude naprostá většina případů pro výše uvedené zapojení, nebo 1/4 W (0,25 W).

Použitím vzorečků si můžete zvednout sebevědomí, že ještě umíte číst a počítat. Na druhou stranu, proč se tím zdržovat, když na internetu lze najít několik zajímavých tzv. LED kalkulátorů, z nichž jeden schopný naleznete na adrese ledcalculator.net. Zadáte pár hodnot, které vlastně již znáte z výše uvedeného vzorečku a kalkulátor vám spočítá a hlavně! navíc ukáže vše potřebné:

Jak zapojit LEDky, protože s ohledem na hodnotu napájecího napětí, množství LEDek a jejich napětí může být nutné LEDky zapojit v serioparalelním zapojení
Potřebnou hodnotu odporu rezistoru(ů) v řadě E24
Barevný kód - označení hodnoty odporu rezistoru
Potřebnou "watáž" (zatížitelnost) rezistorů
Výkonovou spotřebu součástek obvodu
Celkovou proudovou spotřebu obvodu

Přeji příjemné a rychlé počítání!

- Obrázek - RobotRoom -

Tento dokument byl vytištěn ze stránek RC.305 na adrese http://rc.305.cz

R	počítaná hodnota odporu předřadného rezistoru v ohmech
U_NAP	napájecí napětí ve voltech
n	počet stejnobarevných LED v sérii
U_LED	napětí LED z tabulky ve voltech, v katalozích též značeno jako U_F
U_LED1...U_LEDn	napětí různobarevných LED z tabulky ve voltech, v katalozích též značeno jako U_F
I_LED	proud LEDkou v ampérech (20 mA = 0,02 A)