Les fonts de llum modernes LED estan ben adaptades per a un funcionament a llarg termini en condicions difícils. Tanmateix, la resistència limitant de corrent s'utilitza per a la protecció actual. Un càlcul precís de la resistència del LED ajudarà a seleccionar sense errors els components funcionals del circuit.
L'ús d'una resistència de limitació de corrent per al LED
Per a la decoració decorativa, que garanteix una bona visibilitat en un passadís enfosquit i solucionant altres problemes pràctics, s’utilitzen leds. Són molt més econòmics en comparació amb les bombetes incandescents clàssiques. L’alta resistència evita la contaminació ambiental amb compostos químics nocius, que no s’exclou després de fer mal a la bombeta d’una font de llum que es descarrega gas.
Atès que la conductivitat unilateral de la unió de semiconductors, és comprensible la necessitat de connectar el LED a la bateria, una altra font d’alimentació de corrent continu. Es rectifica la tensió d'una xarxa domèstica estàndard i es redueix a un nivell nominal. La resistència limita la força actual.
Característiques del treball i càlculs
Malgrat els avantatges significatius, els usuaris atents recomanen estar atents als desavantatges significatius dels dispositius LED:
- la tecnologia de semiconductors determina característiques de tensió de corrent no lineals (CVC);
- l’augment de tensió per sobre d’un determinat llindar s’acompanya de la degradació de la unió pn;
- a un nivell determinat (amb connexió directa o inversa), un fort augment de l'amperació perjudica el producte.
Té una especial importància la seva petita resistència en el mode de funcionament. Un canvi relativament petit dels paràmetres principals de la font d’energia pot danyar la unió de semiconductors. Per aquest motiu, s’afegeix una resistència limitant de corrent al circuit.
Un element passiu addicional augmenta el consum d’energia. Per aquest motiu, es recomana utilitzar aquestes solucions en combinació amb díodes emissors de llum de petita potència o crear dispositius amb cicles de treball petits.
Càlcul matemàtic
En el circuit més senzill, una resistència de limitació de corrent (R) i un LED es connecten en sèrie a una font de corrent constant (I) amb una certa tensió (U i) als terminals de sortida. La resistència elèctrica es pot calcular mitjançant la coneguda fórmula de llei d’Ohm (I = U / R).
El segon postulat de Kirchhoff també és útil. En aquest exemple, defineix la igualtat següent: Uand = Ur + Ucon Ur (Uc) - tensió a través del resistor (LED), respectivament. Amb una simple conversió d'aquestes expressions, podeu obtenir les dependències bàsiques:
- Ui = I * R + I * Rc;
- R = (U i - Uc) / I.
Aquí Rc denota la resistència diferencial d'un dispositiu semiconductor, que varia no linealment segons la tensió i el corrent. A la part inversa de la característica de tensió actual es pot distingir una regió de bloqueig. Increment significatiu Rc en aquest lloc s'evita el moviment d'electrons (Iobr = 0). Tanmateix, amb un augment posterior de la tensió a un cert nivell (Urev-m), es produeix una avaria de la unió pn.
Atès que el conductor proporciona una potència de corrent directe, cal estudiar detingudament la connexió "directa" adequada. Característiques del CVC:
- al primer tram fins a Un la resistència disminueix gradualment i el corrent augmenta en conseqüència;
- des de Un abans Um - àrea de treball (radiació a la llum);
- a més: una forta disminució de la resistència provoca un augment exponencial de la força actual amb un fracàs posterior del producte.
Els LED es calculen en funció del valor de la tensió de funcionament Uc. Els fabricants indiquen aquest paràmetre a la documentació adjunta. Per calcular la resistència elèctrica d’una resistència limitadora de corrent adequada, utilitzeu la fórmula: R = (U i - Uc) / I.
Càlcul gràfic
Si adopteu la característica I-V, podeu aplicar la tècnica gràfica. La informació gràfica i digital original es porta al passaport o al lloc web oficial del fabricant. Algoritme d’accions (exemple):
- segons les dades de la font, el corrent nominal del LED (In) és de 25 mA;
- una línia de punts es dibuixa des del punt (1) corresponent de l’eix vertical ordenat fins a la intersecció amb la corba I - V (2);
- noteu la tensió de la font d’energia (U i = 5,5 V) a l’eix abscisa (3);
- traçar una línia a través dels punts (2) i (3);
- la intersecció amb l’eix ordenat mostrarà el valor del corrent màxim admissible (Im = 60 mA).
A més, segons la fórmula clàssica, no és difícil calcular quina resistència és necessària per al LED en aquest cas: R = U i / Im = 5,5 / 0,06 ≈ 91,7. A la sèrie, heu de triar la qualificació més propera amb un petit marge de 100 ohms. Aquesta solució reduirà lleugerament l'eficiència. Però en el mode d’estalvi, els components funcionals s’escalfaran menys. De manera corresponent, la càrrega a la unió de semiconductors disminuirà. Espereu un augment de la vida de la font de llum.
Per a l’elecció correcta del resistor, cal conèixer la potència (P). Valors estàndard (W): 0,125; 0,25; 0,5; 1; 2; 5. Els càlculs es poden fer mitjançant qualsevol paràmetre conegut mitjançant les fórmules: P = Im2 * R = Ur2 / R. Si prenem les dades inicials de l’exemple considerat: P = 0,06 * 0,06 * 100 = 0, 36 W. Tenint en compte la gamma de models típica, cal triar una resistència amb una resistència de 100 ohms amb una potència de dissipació de 0,5 watts.
Les toleràncies sobre la precisió de la resistència elèctrica de les resistències són del 0,001 al 30% de la nominal. En el marcatge segons els estàndards internacionals, les classes corresponents s’indiquen amb lletres llatines (D - 0,5%; G - 2%; J - 5%).
Connexió d’un LED mitjançant una resistència
A partir de les dades presentades, es poden extreure diverses conclusions intermèdies importants:
- s'utilitzen circuits de protecció resistents a poca potència;
- no fan funcions d’estabilització;
- l’element passiu no és capaç de suprimir les sobretensions.
Es poden obtenir indicadors de rendiment acceptables mitjançant la creació de:
- sensors;
- indicadors;
- dispositius de senyalització.
Per a una petita il·luminació local de l'aquari, aquesta solució és adequada. Tanmateix, és probable que el consum perllongat de grans quantitats d'energia no sigui acceptable. La manca d’estabilització es manifesta per un canvi notori de brillantor a mesura que augmenta / disminueix la tensió.
Els experts recomanen que, amb un consum total superior a 1,5-2 W, utilitzeu fonts d'alimentació amb estabilització de corrent fiable. Aquests dispositius (dimmers) s’utilitzen per connectar grups d’aparells d’il·luminació i dispositius semiconductors d’alta potència.
Càlcul de la resistència del LED
Podeu fer els càlculs necessaris en línia mitjançant una calculadora especialitzada. L’ús complet d’aquests programes s’ofereix de forma gratuïta.
Tot i això, l'accés a Internet no sempre està disponible. Després d’estudiar una tècnica bastant simple, qualsevol pot seleccionar ràpidament una resistència per al LED sense buscar el programari adequat.
Per demostrar l'algorisme, heu de plantejar-vos connectar una resistència protectora al circuit de potència (5 V) d'un determinat LED (Epistar 1W HP).
Especificacions tècniques:
- dissipació de potència, W - 1;
- corrent, mA - 350;
- tensió endavant (típica / màx.), V - 2,35 / 2,6.
Per limitar el corrent de LED, tenint en compte les recomanacions del fabricant, és adequada una resistència amb una resistència elèctrica de R = (5-2.35) /0.35 = 7.57 Ohms. Segons l'estàndard E24, els valors més propers són 7,5 i 8,2 ohms. Si utilitzeu les regles estàndard, haureu de triar un valor més gran que difereixi del valor estimat en gairebé un 8,5%. Es crearà un error addicional a causa del 5% de tolerància dels productes barats en sèrie. Amb aquesta desviació, és difícil obtenir característiques del circuit acceptables quant a funcions de protecció i consum d'energia.
La primera manera de resoldre el problema és seleccionar diverses resistències amb qualificacions inferiors. A continuació, apliqueu una versió en sèrie, paral·lela o combinada de la connexió per obtenir la resistència equivalent necessària del circuit. El segon mètode és afegir una resistència d’afinació.
Càlcul de dissipació de potència
En qualsevol de les opcions, en triar la resistència elèctrica del circuit, s’hauria de configurar un corrent lleugerament inferior per allargar la vida del LED. Per evitar danys per la calor, el producte s’utilitza en l’interval de temperatures recomanat. Per Epistar 1W HP, de -40 ° C a + 80 ° C. Si cal, utilitzeu el muntatge en un radiador especialitzat en estrelles. Aquest suplement augmenta l’àrea de dissipació eficaç de la calor.
Per a una selecció precisa, es calcula la potència dissipada de la resistència: P = I2 * R = (0.35) 2 * 7.57 = 0.1225 * 7.57 .0.93 W. La reserva per a aquest paràmetre no és inferior al 20-25%. No és suficient una qualificació d'1 W, així que trieu la següent classificació a la fila estàndard - 2 W.
L’eficiència del circuit muntat es comprova amb la relació Uc / Uи = 2,35 / 5 = 0,47 (47%). El resultat final demostra que més de la meitat de l'electricitat en aquest cas es malgasta. De fet, l’indicador és encara pitjor, ja que no tot el consum d’energia es dedica a la radiació a la part visible de l’espectre. Una part significativa són les ones electromagnètiques del rang IR.
Connexió paral·lela
En qualsevol punt del circuit de la sèrie, la força actual és la mateixa. Això simplifica el càlcul, prevé situacions d’emergència. Quan un element falla, tots els LED s’apaguen. Per tant, els danys per sobretensió estan exclosos. Les raons destacades expliquen la popularitat de l’ús d’aquest mètode a l’hora de crear làmpades de cinta, altres dissenys.
Alguns avantatges proporcionen l’ús de la connexió paral·lela. En aquesta realització, el producte conserva la operativitat parcial quan un circuit està danyat. Aquesta solució proporciona el mateix voltatge als punts de connexió a la font d’alimentació de cada branca.
La connexió en paral·lel és adequada per a l’organització de circuits de control independents. Aquesta tecnologia es basa en els principis del treball de les garlandes de Cap d'Any. Les branques separades estan connectades a la font d’energia segons l’algoritme especificat pel programa.
No podeu utilitzar una resistència per a diversos díodes paral·lels. Una acurada elecció de resistència s’explica per la necessitat d’un control de corrent precís. En algunes situacions, els errors de 0,1-0,5 causen avaries, una reducció radical del recurs.
Les característiques tècniques reals dels LEDs difereixen significativament fins i tot en el mateix enviament. Per això, cada circuit està protegit per una resistència separada.
Característiques d’ICE barat
El cost únic no és una prova de mala qualitat. Ampliar l’escala de producció i millorar els processos tecnològics redueix costos.Tanmateix, els productes dels fabricants que realment no corresponen a les característiques declarades es presenten al segment de mercat corresponent.
Per identificar possibles problemes, fixeu-vos en els següents paràmetres:
- en models barats, les parts principals de l'estructura són d'alumini;
- els analògics de coure són més pesats, eliminen la calor més eficient, són resistents a la tensió mecànica;
- en un producte de qualitat, la mida del cristall compleix la norma (0,762 x 0,762 mm o una altra);
- els desavantatges s’indiquen indirectament per la distorsió de les proporcions de l’àrea de treball (un rectangle en lloc d’un quadrat);
- Per augmentar la fiabilitat, els fabricants responsables augmenten el nombre de conductors, utilitzen fils de metalls preciosos.
Els LED d'alta qualitat creen un flux lluminós de 150-220 lúmens per 1 W de consum. Falses: no més de 50-70 mm. En cas de dubte, cal seleccionar els components de protecció amb molta cura.
