¿cálculo de resistencia led y potencia de resistencia?

Si está ejecutando un LED de la red eléctrica, no desea ejecutarlo a 20 mA. Cualquier LED moderno será dolorosamente brillante a 20 mA y su resistencia desperdiciará demasiada energía. Pruebe algo más como 2 mA (aunque puede usar los mismos cálculos, simplemente sustituya la corriente que desee)

R = E/I = (120-3.4)/0.002 ~= 120/0.002 = 60K, entonces puedes usar 62K.

El poder es$E^2\over R$=$\frac{(120-3.4)^2}{62000}$= 0,22. Por lo tanto, podría usar una resistencia de 1/4 W, aunque sería mejor 1/3 o 1/2; necesita suficiente clasificación de voltaje y potencia.

Por cierto, una bombilla LED moderna de aproximadamente 60 W equivalente a una salida de luz incandescente consume solo 6-7 W, por lo que si enciende su LED a 20 mA, consumirá casi la mitad de esa potencia (hablando relativamente) muy poca luz, así es como ineficiente es una resistencia de caída.

Si está utilizando la red eléctrica con un diodo de alto voltaje en serie (y preferiblemente otro diodo a través del LED), deberá duplicar la corriente para obtener el mismo brillo, por lo que la resistencia será aproximadamente la mitad, digamos 30K, pero la potencia la disipación permanecerá más o menos igual. Estoy ignorando la diferencia del 11 % entre RMS y el promedio a efectos de un cálculo aproximado.

Debe ajustar la fórmula para el voltaje directo del LED.

R = (Vs - Vf) / Si

Y la potencia es simple. W = V * yo

Primero reste el voltaje directo del LED del voltaje de suministro. R = (120 V - 3,4 V) / 0,02 A = 5830 ohmios. La coincidencia más cercana es probablemente 6k2. Para calcular el manejo de potencia requerido: P = I^2 * R = 0.02 * 0.02 * 5830 = 2.323 Watts . Esta es la potencia que debe soportar su resistencia.

Para limitar la corriente del LED, puede utilizar los siguientes enfoques:

1. Utilice una resistencia para limitar la corriente. Dado que la mayor parte del voltaje caerá por esta resistencia, la mayor parte (alrededor del 99%) de la potencia también será disipada por la resistencia. Dado que no hay almacenamiento de energía en el circuito, la disipación de todo el circuito será el voltaje de la red multiplicado por la corriente del LED elegido.
2. Utilice un condensador para limitar la corriente. El condensador almacenará y liberará energía periódicamente, por lo que este circuito tiene la posibilidad de ser mucho más eficiente. En teoría, el LED sería el único elemento disipador.
3. Utilice una combinación de resistencia y condensador para limitar la corriente. La mayor parte de la razón para considerar esta opción llegará un poco más adelante en la discusión a continuación.

Cada una de las posibilidades anteriores conlleva otro problema más. Si bien la fuente de alimentación de CA puede proporcionar la corriente necesaria para el LED en la mitad de su tiempo de ciclo total, durante la otra mitad el voltaje se dispondrá de modo que el LED tenga polarización inversa. Esto significa que todo el voltaje de la red puede presentarse a través del propio LED. Si el LED no puede soportar bien este voltaje, puede dejar de funcionar (y/o explotar).

Una idea simple sería proporcionar un puente rectificador para que el LED esté siempre polarizado hacia adelante en el circuito. Así que me gustaría recomendarle que considere agregar un puente rectificador.

Además, me gustaría recomendar que considere el uso de un condensador y también una resistencia que se agregan al circuito. La resistencia realizará la función de un fusible de seguridad y agregará solo una cantidad muy pequeña de disipación no deseada al circuito. El condensador ayudará a que el circuito sea mucho, mucho más eficiente.

Hay consideraciones especiales para todos los elementos del circuito.

Los condensadores utilizados para propósitos como estos se dividen en dos categorías amplias:

1. Clase X - diseñado para fallar como corto .
2. Clase Y - diseñado para fallar como abierto .

Cada uno de estos tiene subcategorías, pero los más utilizados de cada uno serán X2 e Y2. Así que debemos seleccionar de esas dos categorías distintas, creo. (Para una página web que analiza algunos de estos detalles, consulte: Tipos de clase de condensadores, X e Y ).

La elección de cuál usar depende de lo que quieras lograr. En este caso, dado que también estoy recomendando el uso de una resistencia de fusión, querrá usar un capacitor de la variedad X2 que está diseñado para fallar en corto para que la resistencia de fusión haga su función.

Una categoría de resistencias de fusión son a prueba de llamas y se denominan "resistencias de película de óxido metálico". Algunos de estos se han diseñado cuidadosamente para que también funcionen bien como fusibles. El código de tipo ERQA de Panasonic y PR01 de Vishay son dos ejemplos de tales resistencias de película metálica con especificaciones de fusión.

Estas resistencias soportan la corriente de irrupción por un corto tiempo, muy bien. Pero también tendrán un valor garantizado de potencia instantánea donde se fusionarán con seguridad . (Por lo general, del orden de entre medio segundo y unas pocas docenas de segundos de duración en alguna potencia nominal instantánea).

Panasonic escribe algo como: " Abrir en 30 segundos a 12 veces la potencia nominal ". Vishay proporciona gráficos (consulte la página 12 más o menos). De cualquier manera, puede usar una especificación como esta para ayudar a un circuito para una luz LED conectada a el sistema de red.

Digamos que desea suministrar aproximadamente$4\:\text{mA}$(RMS) a su LED y su sistema de alimentación principal es$120\:\text{V}_\text{AC}$(RMS).

Mirando el circuito anterior e ignorando el valor de la resistencia por ahora, encontramos que la reactancia necesaria (usando valores RMS) es:

O,

Ese es un buen valor redondo y fácil de recoger.

Para la resistencia de fusión, estamos limitados por el rango de valores que ofrecen los proveedores. Estos tienden a ser valores que son$\le 560\:\Omega$.

Vaya a la página 12 de la hoja de datos de Vishay y mire la tabla en el lado derecho con respecto a sus tipos de PR01. Para estar bien en el cuadro aquí, necesitamos que la potencia (con el condensador en cortocircuito) sea$30-40\:\text{W}$para que estemos bien dentro del área sombreada. Así que seleccionemos$36\:\text{W}$como el objetivo y calcular la resistencia como$\frac{\left(110\:\text{V}\right)^2}{36\:\text{W}}\approx 336\:\Omega$. Un valor cercano es$330\:\Omega$. Así que ese es el valor a seleccionar aquí, ya que esto garantizará que una falla del capacitor dará como resultado que esta resistencia de fusión se abra en el circuito.

¡Oh! Veamos un esquema:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

(Nota: no todos los sistemas se manejan con un lado de la red eléctrica conectado a tierra; me viene a la mente partes de Japón).

La resistencia se coloca en el lado vivo y desconectará el lado vivo del circuito si el capacitor falla . Cuando el lado caliente se haya desconectado de esta manera, el capacitor también mantendrá todo el circuito cerca de la tierra. Dado que estamos seleccionando un tipo de condensador X2, está clasificado para hacer exactamente eso (si falla).

La resistencia normalmente se disipará bajo$10\:\text{mW}$. Entonces, las ofertas de Vishay con respecto a PR01 están bien. Debe asegurarse de comprar un capacitor clasificado de clase X2. Y finalmente, debe asegurarse de que el puente admita los voltajes presentes en la línea de CA. Si lo construye a partir de diodos, use los tipos 1N4007 y obtenga la máxima protección (aunque son de cuerpo grande). Puede sentirse tentado a usar tipos 1N4148. Y pueden funcionar bien en esta aplicación. Pero es mejor obtener algo que se use a menudo con alimentación de CA y que esté diseñado para los voltajes involucrados. (Tome nota del "voltaje inverso pico" (PRV) / "voltaje inverso pico" (PIV), ya que esta clasificación debe estar por encima$250\:\text{V}$.)

Así que ahí lo tienes.