Moderní LED světelné zdroje jsou dobře přizpůsobeny pro dlouhodobý provoz v obtížných podmínkách. Pro ochranu proudu se však používá odpor omezující proud. Přesný výpočet rezistoru pro LED pomůže vybrat funkční komponenty obvodu bez chyb.
Použití odporu omezujícího proud pro LED
Pro dekorativní dekorace, zajištění dobré viditelnosti v zatemněné chodbě a řešení dalších praktických problémů se používají LED diody. Ve srovnání s klasickými žárovkami jsou mnohem úspornější. Vysoká pevnost zabraňuje znečištění životního prostředí škodlivými chemickými sloučeninami, které není vyloučeno po poškození žárovky světelného zdroje s plynovou výbojkou.
Vzhledem k jednostranné vodivosti polovodičového spoje je potřeba připojit LED k baterii, dalšímu stejnosměrnému zdroji energie, pochopitelná. Napětí standardní domácí sítě je usměrněno, sníženo na nominální úroveň. Odpor omezuje proudovou sílu.
Vlastnosti práce a výpočty
I přes významné výhody pozorní uživatelé doporučují věnovat pozornost významným nevýhodám LED zařízení:
- polovodičová technologie určuje nelineární charakteristiky proudového napětí (CVC);
- zvýšení napětí nad určitou prahovou hodnotu je doprovázeno degradací pn křižovatky;
- na určité úrovni (při přímém nebo zpětném zapnutí) prudký nárůst proudu poškodí produkt.
Zvláštní význam má jeho vlastní malý odpor v provozním režimu. Poměrně malá změna hlavních parametrů zdroje energie může poškodit polovodičové spojení. Z tohoto důvodu se do obvodu přidá odpor omezující proud.
Další pasivní prvek zvyšuje spotřebu energie. Z tohoto důvodu se doporučuje používat taková řešení v kombinaci s diodami emitujícími světlo s malým výkonem nebo vytvářet zařízení s malými pracovními cykly.
Matematický výpočet
V nejjednodušším obvodu jsou proudový omezovač (R) a LED připojeny sériově ke zdroji (I) konstantního proudu s určitým napětím (U a) na výstupních svorkách. Elektrický odpor lze vypočítat pomocí známého vzorce Ohmova zákona (I = U / R).
Užitečný je také druhý postulát Kirchhoffa. V tomto příkladu definuje následující rovnost: Uand = Ur + Uckde Ur (Uc) - napětí přes odpor (LED), resp. Jednoduchou konverzí těchto výrazů můžete získat základní závislosti:
- Ui = I * R + I * Rc;
- R = (U a - Uc) / I.
Tady Rc označuje diferenciální odpor polovodičového zařízení, které se mění nelineárně v závislosti na napětí a proudu. Na zadní části charakteristiky proud-napětí je možné rozlišit uzamykací oblast. Výrazné zvýšení Rc na tomto místě zabraňuje pohybu elektronů (Iobr = 0). Avšak s následným zvýšením napětí na určité úrovni (Urebr-m) dochází k rozpadu pn křižovatky.
Protože ovladač poskytuje napájení stejnosměrným proudem, musíte pečlivě prostudovat vhodné „přímé“ připojení. Vlastnosti CVC:
- na první úsek k Un odpor postupně klesá a proud odpovídajícím způsobem roste;
- z Un před Hm - pracovní plocha (záření v rozsahu světla);
- dále - prudký pokles odporu vyvolává exponenciální zvýšení proudové síly s následným selháním produktu.
LED diody se počítají na základě hodnoty provozního napětí Vidíš. Výrobci uvádějí tento parametr v průvodní dokumentaci. Pro výpočet elektrického odporu vhodného odporu omezujícího proud použijte vzorec: R = (U a - Uc) / I.
Grafický výpočet
Pokud vezmete I - V charakteristiku, můžete použít grafickou techniku. Originální grafické a digitální informace jsou převzaty z pasu nebo na oficiálních webových stránkách výrobce. Algoritmus akcí (příklad):
- podle zdrojových dat je jmenovitý proud LED (In) 25 mA;
- tečkovaná čára je nakreslena od odpovídajícího bodu (1) na svislé ose souřadnic k průsečíku s křivkou I - V (2);
- zaznamenejte napětí zdroje energie (U a = 5,5 V) na ose vodorovné osy (3);
- nakreslete čáru přes body (2) a (3);
- průsečík s osou osy zobrazí hodnotu maximálního přípustného proudu (Im = 60 mA).
Dále podle klasického vzorce není obtížné vypočítat, který rezistor je pro LED v tomto případě potřebný: R = U a / Im = 5,5 / 0,06 × 91,7. V řadě musíte vybrat nejbližší hodnocení s malým rozpětím 100 ohmů. Toto řešení mírně sníží účinnost. V úsporném režimu se však funkční komponenty budou méně zahřívat. Odpovídajícím způsobem se zatížení polovodičového spoje sníží. Očekávejte prodloužení životnosti světelného zdroje.
Pro správnou volbu rezistoru potřebujete znát sílu (P). Standardní hodnoty (W): 0,125; 0,25; 0,5; 1; 2; 5. Výpočty lze provádět pomocí jakýchkoli známých parametrů pomocí vzorců: P = Im2 * R = Ur2 / R. Pokud vezmeme počáteční data uvažovaného příkladu: P = 0,06 * 0,06 * 100 = 0, 36 W. S ohledem na typickou modelovou řadu je nutné zvolit rezistor s odporem 100 Ohmů s rozptylovým výkonem 0,5 wattu.
Tolerance přesnosti elektrického odporu rezistorů jsou od 0,001 do 30% jmenovité hodnoty. V označení podle mezinárodních norem jsou odpovídající třídy označeny latinskými písmeny (D - 0,5%; G - 2%; J - 5%).
Připojení LED pomocí odporu
Na základě předložených údajů lze učinit několik důležitých průběžných závěrů:
- odporové ochranné obvody se používají při nízkém výkonu;
- nevykonávají stabilizační funkce;
- pasivní prvek není schopen potlačit přepětí.
Přijatelné ukazatele výkonu lze získat vytvořením:
- senzory;
- ukazatele;
- signalizační zařízení.
Pro malé lokální osvětlení akvária je takové řešení vhodné. Je však nepravděpodobné, že by dlouhodobá spotřeba velkého množství energie byla přijatelná. Nedostatek stabilizace se projevuje znatelnou změnou jasu s rostoucím / klesajícím napětím.
Odborníci doporučují, aby při celkové spotřebě více než 1,5-2 W používali napájecí zdroje se spolehlivou stabilizací proudu. Tato zařízení (stmívače) se používají k propojení skupin osvětlovacích zařízení a polovodičových zařízení s vysokým výkonem.
Výpočet odporu pro LED
Potřebné výpočty můžete provést online pomocí specializované kalkulačky. Plné využití těchto programů je nabízeno zdarma.
Přístup k internetu však není vždy k dispozici. Po prostudování poměrně jednoduché techniky si může kdokoli rychle vybrat rezistor pro LED bez hledání vhodného softwaru.
K prokázání algoritmu je třeba zvážit připojení ochranného rezistoru k napájení (5 V) konkrétní LED (Epistar 1W HP).
Technické specifikace:
- rozptyl energie, W - 1;
- proud, mA - 350;
- dopředné napětí (typické / max.), V - 2,35 / 2,6.
Pro omezení proudu LED je s ohledem na doporučení výrobce vhodný rezistor s elektrickým odporem R = (5-2,35) / 0,35 = 7,57 Ohmů. Podle standardu E24 jsou nejbližší hodnoty 7,5 a 8,2 ohmů. Pokud použijete standardní pravidla, budete si muset vybrat větší hodnotu, která se liší od odhadované hodnoty téměř o 8,5%. Další chyba bude způsobena 5% tolerancí sériových levných produktů. S takovou odchylkou je obtížné získat charakteristiky obvodu přijatelné z hlediska ochranných funkcí a spotřeby energie.
Prvním způsobem, jak vyřešit tento problém, je vybrat několik odporů s nižším hodnocením. Poté použijte sériovou, paralelní nebo kombinovanou verzi připojení, abyste získali potřebný ekvivalentní odpor obvodu. Druhou metodou je přidání ladicího rezistoru.
Výpočet rozptylu energie
Při volbě elektrického odporu obvodu by v jakékoli z možností měl být nastaven mírně nižší proud, aby se prodloužila životnost LED. Aby se předešlo poškození teplem, používá se produkt v doporučeném teplotním rozsahu. Pro Epistar 1W HP, -40 ° C až + 80 ° C V případě potřeby použijte montáž na specializovaný hvězdicový radiátor. Tento doplněk zvětšuje efektivní oblast odvádění tepla.
Pro přesný výběr se odhaduje disipovaný výkon rezistoru: P = I2 * R = (0,35) 2 * 7,57 = 0,1225 * 7,57 ≈0,93 W. Rezerva pro tento parametr není menší než 20-25%. Hodnocení 1 W nestačí, proto zvolte další hodnocení ve standardní řadě - 2 W.
Účinnost sestaveného obvodu se kontroluje poměrem Uc / Uи = 2,35 / 5 = 0,47 (47%). Konečný výsledek ukazuje, že více než polovina elektřiny je v tomto případě zbytečná. Ve skutečnosti je indikátor ještě horší, protože ne veškerá spotřeba energie je vynaložena LED na záření ve viditelné části spektra. Významnou součástí jsou elektromagnetické vlny infračerveného dosahu.
Paralelní připojení
V kterémkoli bodě sériového obvodu je proudová síla stejná. To zjednodušuje výpočet, zabraňuje nouzovým situacím. Pokud jeden prvek selže, všechny LED zhasnou. Proto je vyloučeno poškození přepětím. Uvedené důvody vysvětlují popularitu použití této metody při vytváření páskových lamp, jiných vzorů.
Některé výhody jsou poskytovány použitím paralelního připojení. V tomto provedení si produkt zachovává částečnou funkčnost, když je poškozen jeden obvod. Toto řešení poskytuje stejné napětí v bodech připojení ke zdroji energie každé větve.
Paralelní připojení je vhodné pro organizaci nezávislých řídicích obvodů. Tato technologie je založena na principech práce novoročních věnců. Oddělené větve jsou připojeny ke zdroji energie podle algoritmu určeného programem.
Jeden odpor nelze použít pro několik paralelních diod. Pečlivá volba odporu je vysvětlena potřebou přesné kontroly proudu. V některých situacích způsobují chyby 0,1-0,5 A poruchy, radikální snížení zdrojů.
Skutečné technické vlastnosti LED se výrazně liší i ve stejné zásilce. Z tohoto důvodu je každý obvod chráněn samostatným odporem.
Vlastnosti levné ICE
Samotná nízká cena není důkazem nízké kvality. Rozšíření rozsahu výroby a zlepšení technologických procesů snižuje náklady.Výrobky výrobců, kteří ve skutečnosti neodpovídají deklarovaným vlastnostem, jsou však prezentovány v odpovídajícím segmentu trhu.
Chcete-li identifikovat možné problémy, věnujte pozornost následujícím parametrům:
- v levných modelech jsou hlavní části konstrukce vyrobeny z hliníku;
- analogy mědi jsou těžší, účinněji odvádějí teplo, jsou odolné vůči mechanickému namáhání;
- v jakostním produktu velikost krystalu odpovídá normě (0,762 x 0,762 mm nebo jiné);
- nevýhody jsou nepřímo označeny zkreslením proporcí pracovní plochy (obdélník místo čtverce);
- Ke zvýšení spolehlivosti odpovědní výrobci zvyšují počet vodičů, používají vlákna z drahých kovů.
Vysoce kvalitní LED diody vytvářejí světelný tok 150-220 lumenů na 1 W spotřeby. Padělky - ne více než 50-70 lm. V případě pochybností by měly být ochranné komponenty zvoleny se zvláštní péčí.
