Съвременните светодиодни източници на светлина са добре приспособени за продължителна работа при трудни условия. За защита на тока обаче се използва ограничаващо ток съпротивление. Точното изчисляване на резистора за светодиода ще помогне да се изберат функционалните компоненти на веригата без грешки.
Използването на резистор за ограничаване на тока за светодиода
За декоративна декорация, осигуряваща добра видимост в затъмнен коридор и решаване на други практически проблеми, се използват светодиоди. Те са много по-икономични в сравнение с класическите крушки с нажежаема жичка. Високата якост предотвратява замърсяването на околната среда с вредни химични съединения, което не е изключено след повреда на крушката на газоразряден светлинен източник.
Като се има предвид едностранната проводимост на полупроводниковия възел, необходимостта от свързване на светодиода към батерията, друг източник на постоянен ток, е разбираема. Напрежението на стандартната домакинска мрежа се коригира, намалява до номинално ниво. Резисторът ограничава силата на тока.
Характеристики на работа и изчисления
Въпреки значителните предимства, внимателните потребители препоръчват да обърнат внимание на значителните недостатъци на LED устройствата:
- полупроводниковата технология определя нелинейните характеристики на токово напрежение (CVC);
- повишаването на напрежението над определен праг се придружава от деградация на pn прехода;
- на определено ниво (с директно или обратно включване) рязкото увеличение на ампеража уврежда продукта.
От особено значение е неговото собствено малко съпротивление в режим на работа. Сравнително малка промяна в основните параметри на източника на енергия може да повреди полупроводниковия възел. Поради тази причина към веригата се добавя токоограничаващ резистор.
Допълнителен пасивен елемент увеличава консумацията на енергия. Поради тази причина се препоръчва да се използват такива решения в комбинация със светодиоди с малка мощност или да се създават устройства с малки цикли на работа.
Математическо изчисление
В най-простата верига, резистор за ограничаване на тока (R) и светодиод се свързват последователно към източник на постоянен ток (I) с определено напрежение (U и) на изходните клеми. Електрическото съпротивление може да бъде изчислено с помощта на добре известната формула на закона на Ом (I = U / R).
Вторият постулат на Кирхоф също е полезен. В този пример тя определя следното равенство: Uand = Ur + Ucкъдето Ур (Uc) - напрежение през резистора (LED), съответно. Чрез просто преобразуване на тези изрази можете да получите основните зависимости:
- Ui = I * R + I * Rc;
- R = (U и - Uc) / I.
Тук Rc означава диференциалното съпротивление на полупроводниково устройство, което варира нелинейно в зависимост от напрежението и тока. На обратната част на характеристиката на токовото напрежение може да се разграничи заключващ участък. Значително увеличение Rc на този сайт предотвратява движението на електрони (Iobr = 0). Въпреки това, с последващо повишаване на напрежението на определено ниво (Urebr-m), се получава разпадане на p-n кръстовището.
Тъй като драйверът осигурява захранване с постоянен ток, трябва внимателно да проучите подходящата "директна" връзка. Характеристики на CVC:
- на първия участък до Un съпротивлението постепенно намалява и токът съответно се увеличава;
- от Un преди Um - работна зона (радиация в светлинния обхват);
- освен това - рязкото намаляване на съпротивлението провокира експоненциално увеличаване на силата на тока с последваща повреда на продукта.
Светодиодите се изчисляват въз основа на стойността на работното напрежение Uc, Производителите посочват този параметър в придружаващата документация. За да изчислите електрическото съпротивление на подходящ ограничаващ ток резистор, използвайте формулата: R = (U и - Uc) / I.
Графично изчисление
Ако вземете I - V характеристиката, можете да приложите графичната техника. Оригиналната графична и цифрова информация се взема от паспорта или от официалния уебсайт на производителя. Алгоритъм на действията (пример):
- според данните на източника, номиналният ток на светодиода (In) е 25 mA;
- е изведена пунктирана линия от съответната точка (1) по вертикалната ос на ординатата до пресечната точка с I-V крива (2);
- обърнете внимание на напрежението на източника на енергия (U и = 5,5 V) на оста на абсцисата (3);
- начертайте линия през точки (2) и (3);
- пресичането с ординатната ос ще покаже стойността на максимално допустимия ток (Im = 60 mA).
Освен това, според класическата формула, не е трудно да се изчисли кой резистор е необходим за светодиода в този случай: R = U и / Im = 5,5 / 0,06 ≈ 91,7, В серията трябва да изберете най-близката оценка с малък запас от 100 ома. Това решение ще намали леко ефективността. Но в щадящ режим функционалните компоненти ще се нагряват по-малко. Съответно натоварването на полупроводниковия възел ще намалее. Очаквайте увеличаване на живота на източника на светлина.
За правилния избор на резистор трябва да знаете мощността (P). Стандартни стойности (W): 0,125; 0.25; 0,5; 1; 2; 5. Изчисленията могат да се извършват по всички известни параметри, като се използват формулите: P = Im2 * R = Ur2 / R, Ако вземем първоначалните данни от разглеждания пример: P = 0,06 * 0,06 * 100 = 0, 36 W. Като се вземат предвид типичният диапазон на модела, е необходимо да се избере резистор със съпротивление 100 Ома с мощност на разсейване 0,5 вата.
Допустимите отклонения от точността на електрическото съпротивление на резисторите са от 0,001 до 30% от номиналното. В маркировката според международните стандарти съответните класове са посочени с латински букви (D - 0,5%; G - 2%; J - 5%).
Свързване на LED чрез резистор
Въз основа на представените данни могат да се направят няколко важни междинни заключения:
- резистивни защитни вериги се използват с ниска мощност;
- те не изпълняват стабилизационни функции;
- пасивният елемент не е в състояние да потисне скокове.
Приемливи показатели за ефективност могат да бъдат получени чрез създаване на:
- сензори;
- индикатори;
- сигнални устройства.
За малко локално осветление на аквариума е подходящо такова решение. Въпреки това, продължителното потребление на големи количества енергия е малко вероятно да бъде приемливо. Липсата на стабилизация се проявява чрез забележима промяна в яркостта с увеличаване / намаляване на напрежението.
Експертите препоръчват при обща консумация над 1,5-2 W да се използват захранвания с надеждна стабилизация на тока. Тези устройства (димери) се използват за свързване на групи осветителни устройства и полупроводникови устройства с висока мощност.
Изчисляване на резистора за светодиода
Можете да направите необходимите изчисления онлайн, като използвате специализиран калкулатор. Пълното използване на такива програми се предлага безплатно.
Достъпът до Интернет обаче не винаги е налице. След изучаване на доста проста техника всеки може бързо да избере резистор за светодиода, без да търси подходящия софтуер.
За да демонстрирате алгоритъма, трябва да помислите за свързване на защитен резистор към силовата верига (5 V) на определен светодиод (Epistar 1W HP).
Технически спецификации:
- разсейване на мощността, W - 1;
- ток, mA - 350;
- напрежение напред (типично / макс.), V - 2,35 / 2,6.
За ограничаване на LED тока, като се вземат предвид препоръките на производителя, е подходящ резистор с електрическо съпротивление R = (5-2,35) /0,35 = 7,57 Ома. Според стандарта E24 най-близките стойности са 7,5 и 8,2 ома. Ако използвате стандартните правила, ще трябва да изберете по-голяма стойност, която се различава от прогнозната стойност с почти 8,5%. Допълнителна грешка ще бъде създадена от 5% толеранс на серийни евтини продукти. С такова отклонение е трудно да се получат характеристики на веригата, приемливи по отношение на защитните функции и консумацията на енергия.
Първият начин за решаване на проблема е да изберете няколко резистора с по-ниски оценки. След това приложите серийна, паралелна или комбинирана версия на връзката, за да получите необходимото еквивалентно съпротивление на веригата. Вторият метод е добавяне на тунинг резистор.
Изчисляване на разсейването на мощността
При всяка от опциите при избора на електрическо съпротивление на веригата трябва да се настрои малко по-нисък ток, който да удължи живота на светодиода. За да предотвратите повреда от топлина, продуктът се използва в препоръчителния температурен диапазон. За Epistar 1W HP, от -40 ° C до + 80 ° C. Ако е необходимо, използвайте монтаж на специализиран звезден радиатор. Тази добавка увеличава площта на ефективно разсейване на топлината.
За точен избор се изчислява разсеяната мощност на резистора: P = I2 * R = (0,35) 2 * 7,57 = 0,1225 * 7,57 ≈0,93 W. Резервът за този параметър е не по-малък от 20-25%. Оценка от 1 W не е достатъчна, така че изберете следващата оценка в стандартния ред - 2 W.
Ефективността на сглобената верига се проверява чрез съотношението Uc / Uи = 2,35 / 5 = 0,47 (47%). Крайният резултат показва, че повече от половината от тока в този случай се губи. Всъщност индикаторът е още по-лош, тъй като не цялата консумация на енергия се консумира от светодиода за излъчване във видимата част на спектъра. Значителна част са електромагнитните вълни от IR диапазона.
Паралелна връзка
Във всеки момент от серийната верига силата на тока е същата. Това опростява изчислението, предотвратява аварийните ситуации. Когато един елемент не успее, всички светодиоди се изключват. Следователно повредите от пренапрежение са изключени. Посочените причини обясняват популярността на използването на този метод при създаване на лентови лампи, други дизайни.
Определени предимства се осигуряват от използването на паралелна връзка. В това изпълнение продуктът запазва частична работоспособност, когато една верига е повредена. Това решение осигурява същото напрежение в точките на свързване към източника на енергия на всеки клон.
Паралелната връзка е подходяща за организиране на независими управляващи вериги. Тази технология се основава на принципите на работата на новогодишните гирлянди. Отделни клонове са свързани към източника на захранване според алгоритъма, посочен от програмата.
Не можете да използвате един резистор за няколко паралелни диода. Внимателният избор на съпротивление се обяснява с необходимостта от прецизен контрол на тока. В някои ситуации грешки от 0,1-0,5 A причиняват разбивки, радикално намаляване на ресурса.
Реалните технически характеристики на светодиодите се различават значително дори в една и съща пратка. Поради тази причина всяка верига е защитена от отделен резистор.
Характеристики на евтиния ДВГ
Само ниската цена не е доказателство за лошо качество. Разширяването на мащаба на производството и подобряването на технологичните процеси намалява разходите.Продуктите на производители, които всъщност не съответстват на декларираните характеристики, се представят в съответния пазарен сегмент.
За да идентифицирате възможни проблеми, обърнете внимание на следните параметри:
- при евтините модели основните части на конструкцията са направени от алуминий;
- медните аналози са по-тежки, по-ефективно премахват топлината, устойчиви са на механично натоварване;
- в качествен продукт размерът на кристала отговаря на стандарта (0,762 х 0,762 мм или друг);
- недостатъците са индиректно посочени от изкривяването на пропорциите на работната площ (правоъгълник вместо квадрат);
- За да увеличат надеждността, отговорните производители увеличават броя на проводниците, използват нишки от благородни метали.
Висококачествените светодиоди създават светещ поток от 150-220 лумена на 1 W консумация. Факсове - не повече от 50-70 lm. Когато се съмнявате, защитните компоненти трябва да бъдат избрани с особено внимание.
