Công nghệ LED và cách tính toán điện trở hạn dòng cho LED – Điện Tử Bốn Phương
1. Công nghệ LED
LED ( viết tắt của Light Emitting Diode hay điốt phát quang ) là những điốt có năng lực phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại. Cũng giống như điốt, LED được cấu trúc từ một khối bán dẫn loại P ghép với một khối bán dẫn loại N – Theo wiki Tiếng Việt .
LED có màu sắc khác nhau sẽ có bước sóng và điện áp [ΔV] ghim giữa hai đầu LED khác nhau. Mời bạn tham khảo bảng chi tiết dưới đây.
Màu sắc
Bước sóng [nm]
Điện áp [ΔV]
Hồng ngoạiλ > 760ΔV < 1.63Đỏ610 < λ < 7601.63 < ΔV < 2.03Cam590 < λ < 6102.03 < ΔV < 2.10Vàng570 < λ < 5902.10 < ΔV < 2.18Xanh lá500 < λ < 5701.9 < ΔV < 4.0Xanh da trời450 < λ < 5002.48 < ΔV < 3.7Tím400 < λ < 4502.76 < ΔV < 4.0Đỏ tíamultiple types2.48 < ΔV < 3.7Tia cực tímλ < 4003.1 < ΔV < 4.4Hồngmultiple typesΔV ~ 3.3TrắngBroad spectrumΔV = 3.5
Giá trị điện áp [ΔV] sẽ được đề cập chi tiết trong datasheet của LED tại thông số Forward Voltage [VF], bạn cần biết gía trị VF để phục vụ cho việc tính toán sau này.
Với những đèn LED hiệu suất lớn, Giao hàng chiếu sáng cho mái ấm gia đình, nơi thao tác. Bạn đọc hoàn toàn có thể tìm hiểu và khám phá thêm qua hai bài viết dưới đây :
2. Cần hiểu về định luật Ohm
Tại sao lại đề cập đến định luật Ohm?
Bởi vì độ sáng của LED phụ thuộc vào dòng điện qua LED. Tức là khi hoạt động (hay khi phát sáng), LED sẽ ghim một điện áp bằng VF tại hai đầu LED. Để điều khiển độ sáng mạnh, yếu của LED, ta thay đổi cường độ dòng điện cấp vào LED. Thông thường, các LED cắm 2 ly, 3 ly hoặc LED SMD có kích thước 0603, 0805, 1206 sẽ có dòng điện tối đa cho phép cấp vào LED là <20mA. Chính vì vậy, nếu bạn cấp thẳng một nguồn điện 5V mà dòng điện không được giới hạn dưới 20mA thì LED sẽ bị đứt ngay. Đó là lý do tại sao ta cần điện trở để hạn dòng cho LED. Bạn có thể tham khảo thông số Forward Current [IF] để phục vụ cho việc tính toán.
Bây giờ chúng ta cùng ôn lại định luật Ohm một xíu nhé
Theo WikiPedia Định luật Ohm
Định luật Ohm là một định luật vật lý về sự phụ thuộc vào cường độ dòng điện của hiệu điện thế và điện trở. Nội dung của định luật cho rằng cường độ dòng điện đi qua 2 điểm của một vật dẫn điện luôn tỷ lệ thuận với hiệu điện thế đi qua 2 điểm đó, với vật dẫn điện có điện trở là một hằng số, ta có phương trình toán học mô tả mối quan hệ như sau:
I = U/R
Hay hoàn toàn có thể phát biểu : dòng điện đi qua điện trở bằng tỉ số giữa hiệu điện thế trên hai đầu điện trở và trở kháng của điện trở đó .
3. Cách mắc và cách tính toán điện trở hạn dòng cho LED
Trong sơ đồ mạch điện, LED được ký hiệu như hình bên dưới, để LED hoàn toàn có thể phát sáng, ta cần phân cực thuận cho LED, tức là cấp một điện áp dương vào cực Anode và điện áp âm vào cực Cathode ( VA > VC ) .
Mẹo : Để nhớ cực nào là âm, cực nào là dương của LED rất đơn thuần, ta nhớ rằng Anode có chữ A tiên phong là Anh, Cathode có chứ C tiên phong là Chị. Anh là dương, Chị là âm ?
3.1. Mắc một LED đơn
Với một LED đơn, ta mắc như hình trên : cực Anode mắc tiếp nối đuôi nhau với điện trở vào dương 12V. Cực Cathode mắc trực tiếp vào 0V của nguồn .Trong ví dụ này, mình sử dụng nguồn 12V và LED xanh lá cây ( green ) để lấy ví dụ đo lường và thống kê đơn cử. Bạn hoàn toàn có thể đổi khác một nguồn VS bất kể không nhất thiết phải là 12V và sử dụng LED có màu bất kể .Với mạch mắc tiếp nối đuôi nhau như hình trên :VR = VS – VL ( 1 )I = I1 = ILTheo định luật Ohm : I1 = VR / R1 ( 2 )
Với VL chính là Forward Voltage [VF] của LED xanh lá cây. Tra bảng phía trên hoặc xem trong datasheet ta sẽ được giá trị là 2V.
IL chính là cường độ dòng điện ta mong muốn cấp vào LED. Thông thường giá trị này ta chọn khoảng 5-10mA là LED sáng đẹp. Giá trị này có thể được thay đổi tùy thuộc vào nhu cầu thiết kế của bạn nhưng không được lớn hơn Forward Current [IF]
Càng gần giá trị Forward Current [IF] thì LED càng sáng mạnh và phát nhiệt dẫn đến giảm tuổi thọ của LED. Bạn cần cân nhắc trong thiết kế nhé. Mình thường làm các dự án low energy và LED mình dùng chủ yếu để báo hiệu hoặc debug code nên không cần quá sáng, mình tính toán R1 sao cho IL khoảng 2-3mA cũng đã đủ dùng rồi.
Trong ví dụ này, sau khi tra datasheet và lựa chọn, tất cả chúng ta thống nhất VL = VF = 2V, IL = 5 mA nhé .
Từ (1) (2), I1 = (VS – VL)/R1 ó R1 = (VS – VL)/I1 = (12-2)/5 = 2kΩ.
Từ đây, ta rút ra được công thức tổng quát để tính điện trở hạn dòng cho LED :
R = (VS – VF)/IL
Với :R là giá trị điện trở sẽ hạn dòng cho LED ;VS là điện áp lớn nhất sẽ cung ứng cho LED ;VF là điện áp ghim trên 2 đầu LED khi được phân cực thuận ( xem trong datasheet ) ;IL là dòng điện mong ước phân phối cho LED .Với công thức này, ta hoàn toàn có thể nhanh gọn và thuận tiện tính ra giá trị điện trở mong ước. Bạn cũng đừng quên thống kê giám sát hiệu suất cho điện trở để chọn điện trở cho tương thích nhé. Có thể trong ví dụ này, dòng qua điện trở quá nhỏ, ta không cần đo lường và thống kê tới nhưng khi đo lường và thống kê cho những loại LED hiệu suất, LED siêu sáng hoặc mạch mắc nhiều LED bạn cần đo lường và thống kê lại hiệu suất cho điện trở với công thức :
PR = RIL2
Với ví dụ này, PR = 2000 x ( 5 × 10-3 ) 2 = 0.05 W. Trở 0603 1/10 W hoàn toàn có thể dư sức phân phối được : D .
3.2. Mắc nhiều LED nối tiếp
Khi mắc tiếp nối đuôi nhau thì
IL = IL1 = IL2 = IL3 = …
VF = VF1 + VF2 + VF3 + …
Công thức tổng quát :
R = (VS – nVF)/IL
PR = RIL2
Với n là số LED được mắc nối tiếp. Lưu ý là nVF phải luôn nhỏ hơn VS nhé.
3.3. Mắc nhiều LED song song
Trong sơ đồ này, ta lần lượt tính RB1 .. RB6 cho từng nhánh như trường hợp mắc một LED đơn .
3.4. Mắc nhiều LED hỗn hợp song song – nối tiếp
Ta phối hợp mắc song song và tiếp nối đuôi nhau sẽ cho ra được cách mắc hỗn hợp .Trong sơ đồ này, ta lần lượt tính RB1 .. RB6 cho từng nhánh như trường hợp mắc nhiều LED tiếp nối đuôi nhau .Ngoài ra, còn có cách mắc ma trận LED dùng giải pháp quét LED theo hàng và cột để điều khiển và tinh chỉnh .
Trên thị trường cũng có bán module LED ma trận được liên kết sẵn, những bạn hoàn toàn có thể tự điều tra và nghiên cứu thêm .Với bài viết này phối hợp với bài viết Phân cực Transistor để điều khiển và tinh chỉnh relay, bạn đã hoàn toàn có thể tạo ra cho mình một mạch đèn LED nhiều sắc tố bùng cháy rực rỡ. Hãy thử vận dụng kiến thức và kỹ năng từ hai bài viết để thống kê giám sát và phong cách thiết kế một mạch điều khiển và tinh chỉnh LED sử dụng transistor và khoe thành quả ngay bên dưới phản hồi cho Điện Tử Bốn Phương được biết bạn nhé .
Nếu có khó khăn gì liên quan đến LED thì hãy để lại bình luận ngay bên dưới nha bạn. Đội ngũ kỹ thuật Điện Tử Bốn Phương sẽ hỗ trợ giải đáp các thắc mắc của bạn.
Cảm ơn bạn đã dành thời hạn đọc bài viết này .Trân trọng .
Điện Tử Bốn Phương © 2021
Source: https://baoduongdieuhoa24h.com
Category: Điện Tử
