LED 전류 제한 저항의 크기를 조정하는 방법 및 잘못 사용하면 비용이 많이 드는 이유

건너뛸 수 없는 유일한 저항기

엔지니어라면 누구나 한 번쯤은 해본 적이 있을 것입니다. LED를 공급 레일에 직접 연결한 후 약 0.5초 동안 밝게 깜박이는 모습을 지켜본 적이 있을 것입니다. 영원히 어두워지기 전이었죠.LED는 기하급수적인 V-I 특성을 지닌 전류 구동 장치입니다. 즉, 작은 과전압으로도 접합부를 통해 파괴적인 양의 전류가 흐르게 됩니다.직렬 전류 제한 저항은 동작점을 설정하는 가장 간단하고 저렴하며 가장 신뢰할 수 있는 방법입니다.

이것은 사소하게 들리지만 수학은 간단합니다*.하지만 실제로 올바른 값을 선택하려면 표준 저항 시리즈, 실제 전류 편차, 저항 자체의 전력 손실을 고려해야 합니다. 특히 패널 표시판에 수십 개의 LED를 배치하거나 24V 산업용 전원으로 고휘도 LED를 구동하는 경우에는 더욱 그렇습니다.

기본 방정식

저항은 공급 전압 “MATHINLINE_8"과 LED 순방향 전압 “MATHINLINE_9"의 차이를 줄이고 전류를 “MATHINLINE_10"으로 설정합니다.

“매스블록_0"

그게 다예요.하지만 세부 사항은 다음과 같습니다.

• “MATHINLINE_11"은 LED 색상과 제조업체에 따라 달라집니다. 빨간색 LED는 일반적으로 1.8~2.0V 떨어지지만 흰색 또는 파란색 LED는 3.0~3.4V 떨어집니다. 데이터시트를 항상 확인하시기 바랍니다. 단, 대부분의 스루홀 및 SMD 표시등 LED가 이 범위에 포함됩니다.
• “MATHINLINE_12"는 애플리케이션에 따라 달라집니다. 20mA는 5mm 스루홀 LED의 일반적인 “표준 밝기” 값이지만, 최신 고효율 LED는 1~5mA에서도 완벽하게 볼 수 있습니다. 이는 배터리로 작동하거나 마이크로컨트롤러의 총 I/O 예산을 공유하는 50개의 상태 LED가 있는 경우에 중요합니다.
• 정확한 저항은 거의 표준값에 도달하지 않습니다. E24 시리즈 (또는 1% 저항을 사용하는 경우 E96) 에서 가장 가까운 값을 선택해야 합니다. 그러면 실제 작동 전류가 바뀝니다.

실제 사례: 5V 전원 공급 장치의 백색 LED

표준 20mA의 5V USB 전원 공급 장치에서 흰색 표시등 LED를 구동한다고 가정해 보겠습니다.데이터시트에는 일반적인 “MATHINLINE_13"이 나열되어 있습니다.

1단계 — 정확한 저항 계산:

“매스블록_1”

2단계 — 가장 가까운 E24 값을 선택합니다.

90Ω은 E24 시리즈에는 없습니다.가장 가까운 표준값은 82Ω 및 91Ω입니다.전류를 제한하기 위해 거의 항상 반올림**을 하므로 “MATHINLINE_14"를 선택하십시오.

3단계 — E24 저항을 사용하여 실제 전류 계산:

“매스블록_2”

이는 목표치의 1% 이내이며, 충분히 받아들일 수 있는 수치입니다.

4단계 — 저항기의 전력 손실 확인:

정확한 저항으로:

“매스블록_3"

E24 값 사용 시:

“매스블록_4"

100mW 정격의 표준 0603 SMD 저항은 이 문제를 쉽게 처리할 수 있습니다.여기서는 걱정할 필요가 없습니다.

전력 손실이 실제로 중요한 경우

이제 시나리오를 바꿔보세요. 24V 산업용 전원 공급 장치에서 20mA의 속도로 동일한 백색 LED를 구동하는 셈이죠.

“매스블록_5"

가장 가까운 E24: “MATHINLINE_15" 또는 “MATHINLINE_16".“MATHINLINE_17"을 선택해 봅시다 (약간 반올림 - LED의 절대 최대값이 20mA를 훨씬 넘으면 괜찮습니다).

“매스블록_6"

이제 저항기의 전력은 다음과 같습니다.

“매스블록_7"

이는 거의 반 와트에 불과합니다. 0603 (100mW) 이나 심지어 0805 (125mW) 치고는 너무 많은 양입니다.최소 2512 패키지가 필요합니다. 그렇지 않으면 스루홀 ¼W 저항으로도 충분하지 않습니다.½W 저항이 안전한 선택입니다.이는 5V 설계에서 24V 시스템으로 “표준” LED 회로를 복사할 때 간과하기 쉬운 세부 사항이기도 합니다.

여기서 얻을 수 있는 교훈은 전원 공급 LED 전압 차의 대부분이 저항기의 열로 연소된다는 것입니다.공급 전압이 높으면 정전류 드라이버 IC 또는 스위칭 LED 드라이버를 대신 사용하는 것이 좋습니다.

요약 참조: 일반적인 조합

마지막 행은 24V 레일에 있는 단일 적외선 LED의 저항이 1와트 이상이라는 것을 알 수 있습니다.이는 최소 2W의 저항이므로 PCB의 열 관리에 대해 생각해 보는 것이 좋습니다.

실용 팁

• LED가 마진으로 더 높은 전류를 견딜 수 있다는 것을 확인하지 않는 한 항상 원형 저항을 높이십시오**.E24를 한 단계씩 반올림하면 일반적으로 전류가 5-10% 증가합니다.
• 최대 정격이 아닌 작동 전류에서 LED 데이터시트 “MATHINLINE_23"을 사용하세요.순방향 전압은 전류에 따라 달라지며, 일반적으로 20mA에서의 값이 원하는 값입니다.
• 배터리 구동식 설계의 경우에서는 표시등 LED를 1~2mA로 실행하는 것을 고려해 보십시오.이러한 수준에서는 최신 고효율 LED를 선명하게 볼 수 있으므로 대기 전력을 크게 절약할 수 있습니다.
• “ MATHINLINE_24"가 작을 때 (예: 3.2V에서 파란색 LED가 있는 3.3V 전원 공급 장치), 저항 값은 매우 작아지고 전류는 “MATHINLINE_25" 허용 오차에 극도로 민감해집니다.이러한 경우에는 정전류 소스를 사용하는 것이 좋습니다.

사용해 보세요

매번 손으로 계산하지 마세요. [LED 전류 제한 저항 계산기 열기] (https://rftools.io/calculators/power/led-resistor/) 에서 전원 전압, LED 색상 및 원하는 전류를 연결하세요.이 도구는 정확한 저항, 가장 가까운 E24 표준값, 실제 작동 전류 및 두 가지 모두에 대한 전력 손실을 즉시 제공하므로 처음 시도할 때 올바른 저항과 올바른 패키지를 선택할 수 있습니다.