Hovedparameteren som påvirker LED-ens holdbarhet er den elektriske strømmen, hvis verdi er strengt standardisert for hver type LED-element. En vanlig måte å begrense den maksimale strømmen på er å bruke en begrensende motstand. Motstanden for LED kan beregnes uten bruk av komplekse beregninger basert på Ohms lov, ved å bruke de tekniske verdiene for diodeparametrene og spenningen i svitsjekretsen.
Innhold
Funksjoner for å slå på LED
Etter samme prinsipp som likeretterdioder, har lysemitterende elementer imidlertid karakteristiske trekk. De viktigste er:
- Ekstremt negativ følsomhet for omvendt polaritetsspenning. En LED koblet til kretsen med feil polaritet svikter nesten umiddelbart.
- Smalt område for tillatt driftsstrøm gjennom p-n-krysset.
- Avhengighet av overgangsmotstand på temperatur, som er typisk for de fleste halvlederelementer.
Det siste punktet bør diskuteres mer detaljert, siden det er det viktigste for beregning av bråmotstanden. Dokumentasjonen for strålingselementene angir det tillatte området for merkestrømmen, der de forblir i drift og gir de spesifiserte strålingsegenskapene. Å undervurdere verdien er ikke dødelig, men fører til en viss reduksjon i lysstyrken. Fra en viss grenseverdi stopper strømmen gjennom overgangen, og gløden vil være fraværende.
Overskridelse av strømmen fører først til en økning i lysstyrken til gløden, men levetiden reduseres kraftig. Ytterligere økning fører til svikt i elementet. Derfor har LED-motstandsvalg som mål å begrense den maksimale strømmen som er tillatt under verste forhold.
Spenningen ved et halvlederkryss er begrenset av de fysiske prosessene på det og er i et smalt område på ca. 1-2 V. 12 Volt lysdioder, ofte installert på biler, kan inneholde en kjede av seriekoblede elementer eller en begrensende krets inkludert i designet.
Hvorfor trenger du en motstand for LED
Å bruke begrensende motstander når du slår på lysdioder er, om enn ikke den mest effektive, men den enkleste og billigste løsningen for å begrense strømmen innenfor akseptable grenser. Kretsløsninger som lar deg stabilisere strømmen i emitterkretsen med høy nøyaktighet er ganske vanskelig å gjenta, og ferdige har en høy kostnad.
Bruken av motstander lar deg utføre belysning og bakgrunnsbelysning på egen hånd. Det viktigste i dette tilfellet er muligheten til å bruke måleinstrumenter og minimale loddeferdigheter. En godt utformet begrenser, som tar hensyn til mulige toleranser og temperatursvingninger, er i stand til å sikre normal funksjon av lysdiodene i hele den deklarerte levetiden til minimal kostnad.
Parallell- og seriekobling av lysdioder
For å kombinere parametrene til strømkretsene og egenskapene til lysdiodene, er seriell og parallell tilkobling av flere elementer utbredt. Hver type tilkobling har både fordeler og ulemper.
Parallellkobling
Fordelen med en slik tilkobling er bruken av bare en begrenser for hele kretsen. Det skal bemerkes at denne fordelen er den eneste, derfor er en parallellforbindelse praktisk talt aldri funnet, med unntak av industriprodukter av lav kvalitet. Ulempene er:
- Effekttap på begrensningselementet øker proporsjonalt med antall lysdioder som er koblet parallelt.
- Spredningen av parametrene til elementene fører til ujevn fordeling av strømmer.
- Utbrenningen av en av emitterne fører til en skredlignende svikt hos alle de andre på grunn av en økning i spenningsfallet over gruppen som er koblet parallelt.
Koblingen øker driftsegenskapene noe, der strømmen gjennom hvert utstrålende element begrenses av en egen motstand. Mer presist er det en parallellkobling av individuelle kretser som består av lysdioder med begrensende motstander.Den største fordelen er større pålitelighet, siden svikt i ett eller flere elementer ikke på noen måte påvirker driften av de andre.
Ulempen er det faktum at på grunn av spredningen av LED-parametrene og den teknologiske toleransen for motstandsverdien, kan lysstyrken til gløden til individuelle elementer variere sterkt. En slik ordning inneholder et stort antall radioelementer.
Parallellforbindelse med individuelle begrensere finner bruk i lavspentkretser, starter med et minimum, begrenset av spenningsfallet ved p-n-krysset.
Seriekobling
Seriekoblingen av utstrålende elementer har blitt den mest utbredte, siden den utvilsomme fordelen med en seriekrets er den absolutte likheten til strømmen som går gjennom hvert element. Siden strømmen gjennom enkeltbegrensningsmotstanden og gjennom dioden er den samme, vil effekttapet være minimalt.
En betydelig ulempe er at svikt i minst ett av elementene vil føre til at hele kjeden ikke fungerer. For en seriekobling kreves en økt spenning, hvis minimumsverdi øker proporsjonalt med antall inkluderte elementer.
blandet inkludering
Bruken av et stort antall emittere er mulig når du utfører en blandet tilkobling, når flere kjeder koblet parallelt brukes, og en seriekobling av en begrensende motstand og flere lysdioder.
Utbrenthet av et av elementene vil føre til ubrukbarhet av bare en krets der dette elementet er installert.Resten vil fungere skikkelig.
Resistorberegningsformler
Beregningen av motstandsmotstand for lysdioder er basert på Ohms lov. De første parametrene for hvordan du beregner motstanden for lysdioden er:
- kretsspenning;
- driftsstrøm av LED;
- spenningsfall over emitterende diode (LED-forsyningsspenning).
Motstandsverdien bestemmes fra uttrykket:
R = U/I
hvor U er spenningsfallet over motstanden og I er foroverstrømmen gjennom lysdioden.
Spenningsfallet til LED bestemmes fra uttrykket:
U \u003d Upit - Usv,
der Upit er kretsspenningen, og Usv er spenningsfallet på navneskiltet over den utstrålende dioden.
Beregning av en LED for en motstand gir en motstandsverdi som ikke vil være i standardverdiområdet. Du må ta en motstand med en motstand nærmest den beregnede verdien på den større siden. Dette tar hensyn til mulig spenningsøkning. Det er bedre å ta verdien neste i rekken av motstander. Dette vil redusere strømmen gjennom dioden noe og redusere lysstyrken på gløden, men samtidig utjevnes enhver endring i størrelsen på forsyningsspenningen og diodemotstanden (for eksempel når temperaturen endres).
Før du velger en motstandsverdi, bør du evaluere den mulige reduksjonen i strøm og lysstyrke sammenlignet med det spesifisert av formelen:
(R — Rst)R•100 %
Hvis den oppnådde verdien er mindre enn 5%, må du ta en større motstand, hvis fra 5 til 10%, kan du begrense deg til en mindre.
En like viktig parameter som påvirker påliteligheten til driften er effekttap til det strømbegrensende elementet. Strømmen som går gjennom en seksjon med motstand får den til å varmes opp.For å bestemme kraften som vil forsvinne, bruk formelen:
P = U•U/R
Bruk en begrensende motstand hvis effekttap vil overstige den beregnede verdien.
Eksempel:
Det er en LED med et spenningsfall på 1,7 V med en nominell strøm på 20 mA. Den må kobles til en 12 V-krets.
Spenningsfallet over begrensningsmotstanden er:
U = 12 - 1,7 = 10,3 V
Motstandsmotstand:
R \u003d 10,3 / 0,02 \u003d 515 ohm.
Den nærmeste høyere verdien i standardområdet er 560 ohm. Med denne verdien er reduksjonen i strøm sammenlignet med den innstilte verdien litt mindre enn 10 %, så det er ikke nødvendig å ta en større verdi.
Dissipert effekt i watt:
P = 10,3•10,3/560 = 0,19 W
Derfor, for denne kretsen, kan du bruke et element med en tillatt dissipasjonseffekt på 0,25 W.
Koble til LED-stripen
LED-strips er tilgjengelig for forskjellige forsyningsspenninger. På båndet er en krets av seriekoblede dioder. Antall dioder og motstanden til begrensningsmotstandene avhenger av båndets forsyningsspenning.
De vanligste typene LED-strips er designet for å kobles til en 12 V-krets. Bruk av høyere spenningsverdi for drift er også mulig her. For riktig beregning av motstander er det nødvendig å kjenne strømmen som flyter gjennom en enkelt seksjon av båndet.
En økning i lengden på båndet forårsaker en proporsjonal økning i strømmen, siden minimumsseksjonene er teknologisk koblet parallelt. For eksempel, hvis minimumslengden på et segment er 50 cm, vil en 5 m tape av 10 slike segmenter ha en 10 ganger økning i strømforbruket.
Lignende artikler:
