محاسبه مقاومت سر راه LED

محدود کردن جریانی که یه LED میتونه دریافت کنه خیلی مهمه. LED رفتارهای مختلفی رو نسبت به یک مقاومت نشون میده مقاومت ها طبق قانون اهم به صورت خطی عمل میکنن. مثلا اگه ولتاژ دو سر یک مقاومت بره بالا جریان اون هم متناسب با ولتاژش تا وقتی که مقدار مقاومت ثابت بمونه میره بالا. LED ها اما اینجوری عمل نمیکنن. اونا مشابه یک دیود عمل میکنن( طبق نمودار I-V در یک دیود) که متفاوت از مقاومت هست.

برای دیودها یه سری مشخصات وجود داره مثل Forward Voltage که این مقدار برای LED ها بین 1.5 تا 4 ولت هست( در نظر بگیرید که LED خودش یه نوع دیود هست). ما باید به این Forward Voltage برسیم تا بتونیم LED یا دیودمون رو روشن کنیم. اما اگه از این ولتاژ هم رد بشیم مقاومت LED به سرعت میاد پایین و باعث میشه LED بعضی موارد میسوزه. حالا موقعی میاییم و یه مقاومت رو با LED سری میکنیم این مقاومت میاد و جریان LED رو روی یه سطح خاصی نگه میداره که بهش میگن Forward Current

 

مدار شکل بالا رو ببینید. برای این که مقدار مقاومت محدود کننده جریان LED رو ببنیید به سه تا پارامتر زیر نیاز دارید:

1-i که همون Forward Current هست و در دیتاشیت LED موجود هست.

2-V_f که مقدار Forward Voltage هست و این عدد هم در دیتاشیت LED موجود هست.

3-Vs که ولتاژ تغذیه مون هست.

وقتی که این سه تا مقدار رو بدست آوردید اون ها رو در رابطه ی زیر بذارید و مقدار مقاومتی که جریات LED رو محدود میکنه بدست بیارید.

V_f و i مربوط به چند تا LED رو در شکل زیر آوردیم:

این دو تا مفهوم ساده رو هم موقعی از مدار بالا استفاده میکنید به ذهن بسپارید:

1- جریان i از منبع تغذیه خارج میشه همون جریانی هست که از مقاومت و LED هم عبور میکنه و در نهایت میره به زمین( قانون KCL )

2- ولتاژ دو سر مقاومت و ولتاژ دو سر LED رو اگه با هم جمع کنیم میشه ولتاژ منبع تغذیه( قانون KVL )

 

مثال 1 :

اگر مقدار ولتاژ تغذیه برابر 3.8 ولت باشه، مقدار مقاومتی محدود کننده ای که باید سر راه led گذاشت چقدره؟

برای حل این مساله قبل از هر چیز باید forward voltage و forward current اون led رو بدست بیاریم که برای این کار باید به دیتاشیت اون مراجعه کنیم. مقدار Forward Voltage و Forward Current برای حل این مساله به ترتیب برابر 3.1 ولت و 30 میلی آمپر فرض کنید. حتما حواستون باشه که این مقادیر رو به ولت و آمپر و اهم تبدیل کنید. یعنی مثلا اینجا جریانی که باید توی فرمول بذاریم برابر 0.03 آمپر هست. اگه این مقادیر رو بذاریم در رابطه ی بالا خواهیم داشت:

پس مقاومت ما میشه 23.3 اهم که البته این مقدار یه خورده عجیب غریب هست و بعید هم میدونم بتونید گیر بیارید.به خاطر همین به بالاترین مقدار که نزدیکترین هست به این 23.3 اهم این مقاومت رو گردش کنید.

 

مثال 2 :

در مدار شکل زیر اگر LED با Voltage Forward و Current Forward تغذیه اش انجام بشه توان نامی مقاومتی که سر راه اون هست چقدره؟

اول از همه باید بدونیم که فرمول توان به شکل زیر هست:

خوب حالا با این احتساب ما به ولتاژ مقاومت و جریانی که رد میشه از مقاومت نیاز داریم تا بتونیم توان اون رو محاسبه کنیم. با توجه به قانون ولتاژ کیرشهف میتونیم ولتاژی که دو سر مقاومت میفته رو بدست بیاریم. پس باید 12 ولت رو از ولتاژ دو سر  LED کم کنیم ولتاژ دو سر مقاومتن بدست میاد. اگه بخوایم دقیق تر بحث کنیم باید رابطه ی زیر رو بنویسیم:

اگه معادله ی بالا رو حل کنید ولتاژ دو سر مقاومت میشه 8.1 ولت و از اونجایی که جریانی که LED میکشه هم برابر همون 1400 میلی آمپر یا 1.4 آمپر هست پس میتونیم با این موارد طبق فرمول گفته شده توان نامی مقاومت رو بدست بیاریم. با محاسبات بالا توان نامی حدودا میشه 12 وات . معمولا توانی که در نهایت انتخاب میشه دو برابر توانی هست که بدست میاریم. بنابراین باید یه مقاومتی  با حدود توان 20 تا 25 وات استفاده کنیم. البته این مقدار توان برای یه مقاومت خیلی بزرگه و علت این که هم اینجا این عدد رو بدست آوردیم اینه که جریانی که LED میکشه خیلی زیاد بود یعنی 1.4 آمپر برای یهLED خیلی زیاده که البته در عمل شما هیچوقت به این مقادیر نمیرسید.