Moderni LED izvori svjetla dobro su prilagođeni za dugotrajan rad u teškim uvjetima. Međutim, za zaštitu od struje koristi se granični otpor struje. Točan izračun otpornika za LED pomoći će odabiru funkcionalnih komponenti kruga bez grešaka.
Upotreba otpornika za ograničavanje struje za LED
Za dekorativno uređenje, osiguravanje dobre vidljivosti u zatamnjenom hodniku i rješavanje drugih praktičnih problema, koriste se LED-ovi. Oni su puno ekonomičniji u usporedbi s klasičnim žaruljama sa žarnom niti. Visoka čvrstoća sprječava onečišćenje okoliša štetnim kemijskim spojevima, što nije isključeno nakon oštećenja žarulje izvora svjetlosti.
S obzirom na jednostranu provodljivost poluvodičkog spoja, razumljiva je potreba za povezivanjem LED-a na bateriju, drugi izvor istosmjernog napajanja. Napon standardne kućanske mreže se ispravlja, smanjuje na nominalnu razinu. Otpor ograničava trenutnu snagu.
Značajke rada i izračuna
Unatoč značajnim prednostima, pažljivi korisnici preporučuju obratiti pažnju na značajne nedostatke LED uređaja:
- tehnologija poluvodiča određuje nelinearne karakteristike napona struje (CVC);
- porast napona iznad određenog praga prati degradacija pn spoja;
- na određenoj razini (s izravnim ili obrnutim uključivanjem) oštar porast amperaže oštećuje proizvod.
Posebno je važno vlastiti mali otpor u načinu rada. Relativno mala promjena glavnih parametara izvora energije može oštetiti spoj poluvodiča. Iz tog razloga u krug se dodaje strujni ograničavajući otpornik.
Dodatni pasivni element povećava potrošnju energije. Iz tog razloga preporučuje se korištenje takvih rješenja u kombinaciji sa svjetlosnim diodama male snage ili za stvaranje uređaja s malim radnim ciklusima.
Matematički proračun
U najjednostavnijem krugu, otpornik (R) koji ograničava struju i LED spojeni su serijski na izvor konstantne struje (I) s određenim naponom (U i) na izlaznim terminalima. Električni otpor može se izračunati pomoću poznate Ohmove zakonske formule (I = U / R).
Drugi postulat Kirchhoffa je također koristan. U ovom primjeru definira sljedeću jednakost: Uand = Ur + Ucgdje Ur (Uc) - napon preko otpornika (LED), respektivno. Jednostavnom pretvorbom ovih izraza možete dobiti osnovne ovisnosti:
- Ui = I * R + I * Rc;
- R = (U i - Uc) / I.
Ovdje RC označava diferencijalni otpor poluvodičkog uređaja koji varira nelinearno ovisno o naponu i struji. Na poleđini dijela karakteristike napona struje može se razlikovati područje zaključavanja. Značajno povećanje RC na ovom mjestu sprečava kretanje elektrona (Iobr = 0). Međutim, naknadnim porastom napona na određenoj razini (Urebr-m), dolazi do prekida p-n spajanja.
Budući da vozač pruža napajanje istosmjernom strujom, morate pažljivo proučiti odgovarajuću "izravnu" vezu. Značajke CVC-a:
- na prvom potezu do un otpor se postupno smanjuje i struja se u skladu s tim povećava;
- iz un prije um - radno područje (zračenje u svjetlosnom području);
- nadalje - oštar pad otpornosti uzrokuje eksponencijalno povećanje jakosti struje s naknadnim neuspjehom proizvoda.
LED se izračunavaju na temelju vrijednosti radnog napona uc, Proizvođači ovaj parametar navode u priloženoj dokumentaciji. Da biste izračunali električni otpor odgovarajućeg otpornika koji ograničava struju, koristite formulu: R = (U i - Uc) / I.
Grafički izračun
Ako uzmete I - V karakteristiku, možete primijeniti grafičku tehniku. Izvorni grafički i digitalni podaci uzimaju se iz putovnice ili na službenoj web stranici proizvođača. Algoritam postupaka (primjer):
- prema izvorišnim podacima nominalna struja LED (In) je 25 mA;
- iscrtana crta od odgovarajuće točke (1) na okomitoj ordinatnoj osi do sjecišta s krivuljom I - V (2);
- zabilježiti napon izvora napajanja (U i = 5,5 V) na osi apscesi (3);
- provući crtu kroz točke (2) i (3);
- sjecište s osi ordinata pokazat će vrijednost najveće dopuštene struje (Im = 60 mA).
Nadalje, prema klasičnoj formuli, nije teško izračunati koji je otpornik potreban za LED u ovom slučaju: R = U i / Im = 5,5 / 0,06 ≈ 91,7, U seriji morate odabrati najbližu ocjenu s malom maržom od 100 ohma. Ovo rješenje će malo smanjiti učinkovitost. Ali u štedljivom načinu rada, funkcionalne komponente će se zagrijavati manje. U skladu s tim, opterećenje na poluvodičkom spoju će se smanjiti. Očekujte povećanje životnog vijeka izvora svjetlosti.
Za ispravan izbor otpornika trebate znati snagu (P). Standardne vrijednosti (W): 0,125; 0,25; 0.5; 1; 2; 5. Izračuni se mogu izvršiti bilo kojim poznatim parametrima pomoću formula: P = Im2 * R = Ur2 / R, Uzmemo li početne podatke razmatranog primjera: P = 0,06 * 0,06 * 100 = 0, 36 W. S obzirom na raspon tipa, morate odabrati otpornik s otporom 100 Ohma s disipacijskom snagom od 0,5 vata.
Tolerancije na točnost električnog otpora otpornika su od 0,001 do 30% nazivne vrijednosti. U označivanju prema međunarodnim standardima odgovarajuće klase označene su latiničnim slovima (D - 0,5%; G - 2%; J - 5%).
Spajanje LED-a preko otpornika
Na temelju prikazanih podataka može se iznijeti nekoliko važnih posrednih zaključaka:
- otporni zaštitni krugovi koriste se pri maloj snazi;
- ne obavljaju stabilizacijske funkcije;
- pasivni element nije u stanju suzbiti navale.
Prihvatljivi pokazatelji uspješnosti mogu se dobiti stvaranjem:
- senzori;
- pokazatelji
- signalni uređaji.
Za malo lokalno osvjetljenje akvarija takvo je rješenje prikladno. Međutim, produljena potrošnja velikih količina energije vjerojatno neće biti prihvatljiva. Nedostatak stabilizacije očituje se primjetnom promjenom svjetline s povećanjem / smanjenjem napona.
Stručnjaci preporučuju da uz ukupnu potrošnju veću od 1,5-2 W koristite izvore napajanja pouzdanom stabilizacijom struje. Ti se uređaji (dimmeri) koriste za povezivanje skupina rasvjetnih uređaja i poluvodičkih uređaja velike snage.
Proračun otpornika za LED
Potrebne proračune možete izvršiti putem interneta pomoću specijaliziranog kalkulatora. Potpuna upotreba takvih programa nudi se besplatno.
Međutim, pristup internetu nije uvijek dostupan. Nakon proučavanja prilično jednostavne tehnike, svatko može brzo odabrati otpornik za LED bez traženja odgovarajućeg softvera.
Da biste demonstrirali algoritam, morate razmotriti povezivanje zaštitnog otpora na strujni krug (5 V) određene LED (Epistar 1W HP).
Tehničke specifikacije:
- rasipanje snage, W - 1;
- struja, mA - 350;
- napon prema naprijed (tipičan / maks.), V - 2,35 / 2,6.
Za ograničavanje LED struje, uzimajući u obzir preporuke proizvođača, prikladan je otpornik s električnim otporom R = (5-2,35) /0,35 = 7,57 Ohma. Prema E24 standardu, najbliže vrijednosti su 7,5 i 8,2 Ohma. Ako koristite standardna pravila, morat ćete odabrati veću vrijednost koja se razlikuje od procijenjene vrijednosti za gotovo 8,5%. Dodatna će se pogreška stvoriti 5% tolerancijom serijskih jeftinih proizvoda. S takvim odstupanjem teško je dobiti karakteristike kruga prihvatljive u pogledu zaštitnih funkcija i potrošnje električne energije.
Prvi način rješavanja problema je odabir nekoliko otpornika s nižim ocjenama. Zatim primijenite serijsku, paralelnu ili kombiniranu verziju veze da biste dobili potreban ekvivalentni otpor kruga. Druga metoda je dodavanje podešavanja otpornika.
Proračun rasipanja snage
Prilikom odabira električnog otpora kruga u bilo kojoj od opcija treba postaviti malo nižu struju koja će produljiti život LED-a. Da biste spriječili oštećenje toplinom, proizvod se koristi u preporučenom temperaturnom rasponu. Za Epistar 1W HP -40 ° C do + 80 ° C. Ako je potrebno, koristite montažu na specijalizirani zvjezdasti radijator. Ovaj dodatak povećava područje efektivne topline.
Za točan odabir procjenjuje se raspodijeljena snaga otpornika: P = I2 * R = (0,35) 2 * 7,57 = 0,1225 * 7,57 ≈0,93 W. Rezerva za ovaj parametar nije manja od 20-25%. Ocjena od 1 W nije dovoljna, pa odaberite sljedeću ocjenu u standardnom redu - 2 W.
Učinkovitost sklopljenog kruga provjerava se omjerom Uc / Ui = 2,35 / 5 = 0,47 (47%). Konačni rezultat pokazuje da je više od polovice električne energije u ovom slučaju izgubljeno. Zapravo, pokazatelj je još gori, jer ne troši svu LED energiju na zračenje u vidljivom dijelu spektra. Značajan dio čine elektromagnetski valovi IR raspona.
Paralelna veza
U bilo kojem trenutku u serijskom krugu, jačina struje je jednaka. To pojednostavljuje izračun, sprječava izvanredne situacije. Kad jedan element ne uspije, sve se LED žarulje isključuju. Stoga su oštećenja od prenapona isključena. Navedeni razlozi objašnjavaju popularnost uporabe ove metode pri stvaranju svjetiljki s vrpcama, drugih dizajna.
Korištenje paralelnih priključaka pruža određene prednosti. U ovoj izvedbi proizvod zadržava djelomičnu operativnost kada je oštećen jedan krug. Ovo rješenje osigurava isti napon u točkama spajanja na izvor napajanja svake grane.
Paralelno povezivanje je pogodno za organiziranje neovisnih upravljačkih krugova. Ova se tehnologija temelji na načelima rada novogodišnjih vijenaca. Odvojene grane povezane su na izvor napajanja prema algoritmu koji je odredio program.
Ne možete upotrijebiti jedan otpornik za nekoliko paralelnih dioda. Pažljiv izbor otpora objašnjava se potrebom precizne regulacije struje. U nekim situacijama pogreške 0,1-0,5 A uzrokuju kvar, radikalno smanjenje resursa.
Stvarne tehničke karakteristike LED dioda značajno se razlikuju čak i u istoj pošiljci. Iz tog je razloga svaki krug zaštićen zasebnim otpornikom.
Značajke jeftinog ICE-a
Sama niska cijena nije dokaz loše kvalitete. Proširenje razmjera proizvodnje i poboljšanje tehnoloških procesa smanjuju troškove.Međutim, proizvodi proizvođača koji zapravo ne odgovaraju prijavljenim karakteristikama predstavljeni su u odgovarajućem tržišnom segmentu.
Za prepoznavanje mogućih problema obratite pažnju na sljedeće parametre:
- u jeftinim modelima glavni su dijelovi konstrukcije izrađeni od aluminija;
- analozi bakra su teži, učinkovitije uklanjaju toplinu, otporni su na mehanički stres;
- u kvalitetnom proizvodu veličina kristala u skladu je sa standardom (0,762 x 0,762 mm ili drugim);
- nedostaci su neizravno naznačeni izobličenjem proporcija radne površine (pravokutnik umjesto kvadrata);
- Da bi povećali pouzdanost, odgovorni proizvođači povećavaju broj vodiča, koriste niti iz plemenitih metala.
Visokokvalitetne LED diode stvaraju svjetlosni tok od 150-220 lumena po 1 W potrošnje. Krivotvorine - ne više od 50-70 lm. Kada su u nedoumici, zaštitne komponente treba odabrati s posebnom pažnjom.
