Здесь VD - светодиод, а R – токозадающий резистор.
Для расчета R необходимо знать следующие параметры светодиода:
1. Максимально допустимый прямой ток через светодиод Ivdmax
2. Падение напряжения на на светодиоде Uvd в прямом направлении (обычно в справочниках указывается при каком токе присходило измерение)
При расчетах не обязательно абсолютная точность, так как все электронные компоненты имеют разброс параметров от 5 до 20%.
Теперь пользуясь законами Киргофа находим R:
R=(U-Uvd)/(Ivdmax*0.75), Ом (1)
Где U – напряжни питания,
Uvd - падение напряжения на на светодиоде,
Ivdmax - максимально допустимый прямой ток через светодиод.
Коэффициент 0.75 берем для обеспечения необходимой надежности (обычно в пределах 0.7 – 0.8). Так как, чем ближе заданный нами ток к максимально допустимому, тем меньше надежность.
При этом протекающий через светодиод рабочий ток будет составлять 0.75 от максимально допустимого.
Иногда, в справочных данных указывается рабочий ток Ivd (обозначение может быть другим), тогда коэффициент берем равным 1.
Мощность сопротивления рассчитывается по формуле:
N=R*(Ivdmax*0.75)^2 , Вт. (2)
При этом рабочий ток через светодиоды составит:
Ivd=Ivdmax*0.75 (3)
Так как вам необходимо не один, а штук 10 – 20 светодиодов, то схема включения будет вглядеть так:
Здесь FU – предохранитель на ток :
Ictmax > Ifu > 1,2*m*Ivd, А (4)
Где, m – число паралельно включенных линеек светодиодов.
Ictmax – максимальный ток стабилизации стабилитрона VD1 (указывается в справочниках).
Uct - напряжение стабилизации стабилитрона VD1, должно быть равен U, при котором через светодиоды будет протекать ток Ivdmax, для того, чтобы при слишком большом напряжении он открылся и сработал предохранитель:
Uct = (R*Ivdmax + n*Uvd), В (5)
По Ictmax и Uct необходимо выбрать стабилитрон из справочника. Стабилитрон и предохранитель защищают схему от перенапряжения.
R находим как:
R = (U – n*Uvd)/(Ivdmax*0,75), Ом (6)
Где n – число светодиодов в одной линейке (подключенных на один резистор),
Мощность сопротивления рассчитывается по формуле:
N=R*(Ivdmax*0.75)^2, Вт. (7)
Эту формулу можно записать в другом виде:
N=(U – n*Uvd)*(Ivdmax*0.75), Вт. (8)
Например:
У нас есть светодиоды с Ivdmax = 70 мА и Uvd = 1,85 В и мы используем 4 линейки по 5 светодиодов (итого 20). Тогда при U = 13,8 B:
R=(13,8 B-5*1,85 B)/(70 мА*0,75)=86,6 Ом.
Такие сопротивления найти трудно, так как все номиналы привязаны к стандартному ряду сопротивлений. Наиболее распространен ряд Е24. Выбираем ближайший из ряда, больше расчетного. Это 91 Ом.
N=91 Oм*(70 мА*0,75)^2=0,251 Вт (берем 0,25 Вт)
Сопротивление берем мощьностью не меньше рассчитанной.
Ivd=Ivdmax*0.75 = 52,5 мА
Ictmax > Ifu > 1,2*4*52,5 мА = 252 мА (можно взять 250 мА)
Uct = (91 Ом*70 мА + 5*1,85) = 15,6 В (Можно взять на 15 В).
Из формулы (8) видно, что чем больше светодиодов в линейке, тем меньше рассеиваемая мощьность резистора, да и самих резисторов понадобиться меньше. Но увеличивать число светодиодав в линейке до максимально возможного нельзя. Сейчас объясню почему. Дело в том, что напряжение бортовой сети не когда на бывает абсолютно стабильным., а постоянно изменяется, хотя и в небольших пределах, в то время как Udv практически не меняется. Посмотрим как будет изменяться ток через 4, 5 и 6 светодиодов с Ivdmax = 70 мА и Uvd = 1,85 В, при сопротивлении R=86,6 Ом рассчитанном для U = 13,8 B, если бортовое напряжение U изменяется от 12 В до 14,5 В.