Principalul parametru care afectează durabilitatea LED-ului este curentul electric, a cărui valoare este strict standardizată pentru fiecare tip de element LED. O modalitate obișnuită de a limita curentul maxim este utilizarea unui rezistor de limitare. Rezistorul pentru LED poate fi calculat fără a utiliza calcule complexe bazate pe legea lui Ohm, folosind valorile tehnice ale parametrilor diodei și tensiunea din circuitul de comutare.
Conţinut
Caracteristici de aprindere a LED-ului
Funcționând pe același principiu ca și diodele redresoare, elementele emițătoare de lumină au însă caracteristici distinctive. Cele mai importante sunt:
- Sensibilitate extrem de negativă la tensiunea de polaritate inversă. Un LED conectat la circuit cu polaritatea greșită se defectează aproape instantaneu.
- Gama restrânsă de curent de funcționare admisibil prin joncțiunea p-n.
- Dependența rezistenței de tranziție de temperatură, care este tipică pentru majoritatea elementelor semiconductoare.
Ultimul punct ar trebui discutat mai detaliat, deoarece este principalul pentru calcularea rezistenței de stingere. Documentația pentru elementele radiante indică domeniul admisibil al curentului nominal, în care acestea rămân operaționale și oferă caracteristicile de radiație specificate. Subestimarea valorii nu este fatală, dar duce la o oarecare scădere a luminozității. Pornind de la o anumită valoare limită, trecerea curentului prin tranziție se oprește, iar strălucirea va fi absentă.
Depășirea mai întâi a curentului duce la o creștere a luminozității strălucirii, dar durata de viață este redusă drastic. O creștere suplimentară duce la defectarea elementului. Astfel, selecția rezistorului LED urmărește să limiteze curentul maxim permis în condițiile cele mai nefavorabile.
Tensiunea de la o joncțiune semiconductoare este limitată de procesele fizice de pe aceasta și se află într-un interval restrâns de aproximativ 1-2 V. Diode emițătoare de lumină de 12 volți, adesea instalate pe mașini, pot conține un lanț de elemente conectate în serie sau o limitare. circuit inclus în proiectare.
De ce aveți nevoie de o rezistență pentru LED
Utilizarea rezistențelor de limitare la pornirea LED-urilor este, deși nu cea mai eficientă, dar cea mai ușoară și mai ieftină soluție pentru a limita curentul în limite acceptabile. Soluțiile de circuit care vă permit să stabilizați curentul în circuitul emițătorului cu o precizie ridicată sunt destul de greu de repetat, iar cele gata făcute au un cost ridicat.
Utilizarea rezistențelor vă permite să efectuați singur iluminarea și iluminarea din spate. Principalul lucru în acest caz este capacitatea de a folosi instrumente de măsurare și abilități minime de lipit. Un limitator bine proiectat, ținând cont de posibilele toleranțe și fluctuații de temperatură, este capabil să asigure funcționarea normală a LED-urilor pe toată durata de viață declarată la un cost minim.
Conectarea în paralel și în serie a LED-urilor
Pentru a combina parametrii circuitelor de putere și caracteristicile LED-urilor, conexiunea în serie și paralelă a mai multor elemente este larg răspândită. Fiecare tip de conexiune are atât avantaje, cât și dezavantaje.
Conexiune paralelă
Avantajul unei astfel de conexiuni este utilizarea unui singur limitator pentru întregul circuit. Trebuie menționat că acest avantaj este singurul, prin urmare, o conexiune paralelă nu se găsește practic niciodată, cu excepția produselor industriale de calitate scăzută. Dezavantajele sunt:
- Puterea disipată pe elementul limitator crește proporțional cu numărul de LED-uri conectate în paralel.
- Imprăștirea parametrilor elementelor duce la distribuția neuniformă a curenților.
- Arsarea unuia dintre emițători duce la o defecțiune asemănătoare avalanșei a tuturor celorlalți din cauza creșterii căderii de tensiune pe grupul conectat în paralel.
Conexiunea crește oarecum proprietățile operaționale, unde curentul prin fiecare element radiant este limitat de un rezistor separat. Mai exact, este o conexiune paralelă a circuitelor individuale formate din LED-uri cu rezistențe de limitare.Principalul avantaj este fiabilitatea mai mare, deoarece defectarea unuia sau mai multor elemente nu afectează în niciun fel funcționarea celorlalte.
Dezavantajul este faptul că, datorită răspândirii parametrilor LED și a toleranței tehnologice pentru valoarea rezistenței, luminozitatea strălucirii elementelor individuale poate varia foarte mult. O astfel de schemă conține un număr mare de elemente radio.
Conectarea în paralel cu limitatoare individuale își găsește utilizare în circuitele de joasă tensiune, începând cu un minim, limitată de căderea de tensiune la joncțiunea p-n.
Conexiune în serie
Conexiunea în serie a elementelor radiante a devenit cea mai răspândită, deoarece avantajul incontestabil al unui circuit în serie este egalitatea absolută a curentului care trece prin fiecare element. Deoarece curentul prin rezistorul de limitare unic și prin diodă este același, atunci disiparea puterii va fi minimă.
Un dezavantaj semnificativ este că defecțiunea a cel puțin unuia dintre elemente va duce la inoperabilitatea întregului lanț. Pentru o conexiune în serie este necesară o tensiune crescută, a cărei valoare minimă crește proporțional cu numărul de elemente incluse.
incluziune mixtă
Utilizarea unui număr mare de emițători este posibilă atunci când se realizează o conexiune mixtă, când se folosesc mai multe lanțuri conectate în paralel și o conexiune în serie a unui rezistor limitator și a mai multor LED-uri.
Arsarea unuia dintre elemente va duce la inoperabilitatea unui singur circuit în care este instalat acest element.Restul va funcționa corect.
Formule de calcul a rezistenței
Calculul rezistenței rezistenței pentru LED-uri se bazează pe legea lui Ohm. Parametrii inițiali pentru cum se calculează rezistența pentru LED sunt:
- tensiunea circuitului;
- curentul de funcționare al LED-ului;
- căderea de tensiune pe dioda emițătoare (tensiune de alimentare LED).
Valoarea rezistenței este determinată din expresia:
R = U/I
unde U este căderea de tensiune pe rezistor și I este curentul direct prin LED.
Căderea de tensiune a LED-ului este determinată din expresia:
U \u003d Upit - Usv,
unde Upit este tensiunea circuitului și Usv este căderea de tensiune de pe plăcuța de identificare pe dioda radiantă.
Calcularea unui LED pentru un rezistor oferă o valoare a rezistenței care nu va fi în intervalul standard de valori. Trebuie să luați un rezistor cu o rezistență cea mai apropiată de valoarea calculată pe partea mai mare. Aceasta ține cont de posibila creștere a tensiunii. Este mai bine să luați valoarea următoare din seria de rezistențe. Acest lucru va reduce oarecum curentul prin diodă și va reduce luminozitatea strălucirii, dar, în același timp, orice modificare a mărimii tensiunii de alimentare și a rezistenței diodei (de exemplu, atunci când temperatura se schimbă) este nivelată.
Înainte de a alege o valoare a rezistenței, ar trebui să evaluați posibila scădere a curentului și a luminozității în comparație cu cea specificată de formula:
(R — Rst)R•100%
Dacă valoarea obținută este mai mică de 5%, atunci trebuie să luați o rezistență mai mare, dacă de la 5 la 10%, atunci vă puteți limita la una mai mică.
Un parametru la fel de important care afectează fiabilitatea funcționării este disiparea puterii elementului de limitare a curentului. Curentul care trece printr-o secțiune cu rezistență o face să se încălzească.Pentru a determina puterea care va fi disipată, utilizați formula:
P = U•U/R
Utilizați un rezistor limitator a cărui putere disipată va depăși valoarea calculată.
Exemplu:
Există un LED cu o cădere de tensiune de 1,7 V cu un curent nominal de 20 mA. Trebuie conectat la un circuit de 12 V.
Căderea de tensiune pe rezistorul de limitare este:
U = 12 - 1,7 = 10,3 V
Rezistenta rezistenta:
R \u003d 10,3 / 0,02 \u003d 515 ohmi.
Cea mai apropiată valoare mai mare din gama standard este 560 ohmi. Cu această valoare, scăderea curentului față de valoarea setată este puțin mai mică de 10%, deci nu este nevoie să luați o valoare mai mare.
Putere disipată în wați:
P = 10,3•10,3/560 = 0,19 W
Astfel, pentru acest circuit, puteți utiliza un element cu o putere de disipare admisă de 0,25 W.
Conectarea benzii LED
Benzile LED sunt disponibile pentru diferite tensiuni de alimentare. Pe bandă este un circuit de diode conectate în serie. Numărul de diode și rezistența rezistențelor de limitare depind de tensiunea de alimentare a benzii.
Cele mai comune tipuri de benzi LED sunt proiectate pentru a fi conectate la un circuit de 12 V. Utilizarea unei valori mai mari a tensiunii pentru funcționare este, de asemenea, posibilă aici. Pentru calcularea corectă a rezistențelor, este necesar să se cunoască curentul care curge printr-o singură secțiune a benzii.
O creștere a lungimii benzii determină o creștere proporțională a curentului, deoarece secțiunile minime sunt conectate tehnologic în paralel. De exemplu, dacă lungimea minimă a unui segment este de 50 cm, atunci o bandă de 5 m din 10 astfel de segmente va avea o creștere de 10 ori a consumului de curent.
Articole similare:
