A modern LED-fényforrások jól alkalmazhatók hosszú távú működésre nehéz körülmények között. Az áramvédelemhez azonban az áramkorlátozó ellenállást használják. A LED ellenállásának pontos kiszámítása segít az áramkör funkcionális alkotóelemeinek hibamentes kiválasztásában.
A LED-hez áramkorlátozó ellenállás használata
Dekorációs dekorációhoz, a sötét folyosón a jó láthatóság biztosításához és egyéb gyakorlati problémák megoldásához LED-eket használnak. Sokkal gazdaságosabbak a klasszikus izzókhoz képest. A nagy szilárdság megakadályozza a káros vegyi anyagokkal való környezetszennyeződést, amely nem zárható ki a gázkisüléses fényforrás izzójának megsérülése után.
Tekintettel a félvezető csatlakozás egyoldalú vezetőképességére, érthető a LED csatlakoztatása az akkumulátorhoz, egy másik egyenáramú áramforráshoz. A szokásos háztartási hálózat feszültségét korrigálni kell, és névleges szintre kell csökkenteni. Az ellenállás korlátozza az áramerősséget.
A munka jellemzői és a számítások
A jelentős előnyök ellenére a figyelmes felhasználók azt javasolják, hogy vegye figyelembe a LED-eszközök jelentős hátrányait:
- a félvezető technológia meghatározza a nemlineáris áram-feszültség jellemzőket (CVC);
- a feszültség növekedése egy bizonyos küszöb felett a pn-csomópont romlásával jár;
- egy bizonyos szinten (közvetlen vagy fordított bekapcsolással) az áramerősség hirtelen növekedése károsítja a terméket.
Különösen fontos a saját kis ellenállása az üzemmódban. Az áramforrás fő paramétereinek viszonylag kis változása károsíthatja a félvezető csomópontját. Ezért egy áramkorlátozó ellenállást adnak az áramkörhöz.
Egy további passzív elem növeli az energiafogyasztást. Ezért javasolt ilyen megoldások alkalmazása kis teljesítményű fénykibocsátó diódákkal kombinálva, vagy kis üzemi ciklusú eszközök létrehozása.
Matematikai számítás
A legegyszerűbb áramkörben egy (R) áramkorlátozó ellenállást és a LED-et sorosan összekapcsoljuk egy állandó I áramforrással, egy bizonyos feszültséggel (U és) a kimeneti kapcsokon. Az elektromos ellenállás kiszámítható a jól ismert Ohmi-képlettel (I = U / R).
Kirchhoff második posztulációja szintén hasznos. Ebben a példában a következő egyenlőséget határozza meg: Uand = Ur + Ucahol Ur (Uc) - az ellenállás (LED) közötti feszültség. Ezen kifejezések egyszerű konvertálásával az alapvető függőségeket kaphatja:
- Ui = I * R + I * Rc;
- R = (U és - Uc) / I.
Itt rc egy félvezető eszköz differenciális ellenállását jelöli, amely nemlineárisan változik a feszültségtől és az áramtól függően. Az áram-feszültség karakterisztika hátoldalán meg lehet különböztetni egy reteszelő régiót. Jelentős növekedés rc ezen a helyen megakadályozza az elektronok mozgását (Iobr = 0). Ugyanakkor a feszültség egy későbbi növekedésével egy bizonyos szintnél (Urebr-m) a p-n csomópont megszakad.
Mivel a meghajtó egyenáramú energiát szolgáltat, alaposan meg kell vizsgálnia a megfelelő „közvetlen” csatlakozást. A CVC jellemzői:
- az első szakaszon ENSZ az ellenállás fokozatosan csökken, és az áram ennek megfelelően növekszik;
- tól től ENSZ előtt um - munkaterület (sugárzás a fénytartományban);
- tovább - az ellenállás hirtelen csökkenése az áramerősség exponenciális növekedését váltja ki a termék ezt követő meghibásodásával.
A LED-eket az üzemi feszültség értéke alapján számítják ki Uc. A gyártók ezt a paramétert feltüntetik a kísérő dokumentációban. Egy megfelelő áramkorlátozó ellenállás elektromos ellenállásának kiszámításához használja a következő képletet: R = (U és - Uc) / I.
Grafikus számítás
Ha az I - V karakterisztikát veszi fel, alkalmazhatja a grafikai technikát. Az eredeti grafikus és digitális információk az útlevélből vagy a gyártó hivatalos weboldaláról származnak. Műveletek algoritmusa (példa):
- a forrásadatok szerint a LED névleges árama (In) 25 mA;
- pontozott vonal húzódik a függőleges koordinátatengely megfelelő pontjától (1) az I-V görbe (2) metszéspontjáig;
- jegyezze fel az áramforrás feszültségét (U és = 5,5 V) az abszcissza tengelyen (3);
- húzzon egy vonalat a (2) és (3) pontokon keresztül;
- a kereszteződés a ordináta tengelyével megmutatja a legnagyobb megengedett áram értékét (Im = 60 mA).
Továbbá, a klasszikus képlet szerint, ebben az esetben nem nehéz kiszámítani, hogy mely ellenállás szükséges a LED-hez: R = U és / Im = 5,5 / 0,06 ≈ 91,7. A sorozatban ki kell választania a legközelebbi besorolást, kicsi 100 ohmos margóval. Ez a megoldás kissé csökkenti a hatékonyságot. De takarékos üzemmódban a funkcionális elemek kevésbé melegsznek fel. Ennek megfelelően a félvezető csomópontjának terhelése csökken. Várható, hogy megnő a fényforrás élettartama.
Az ellenállás helyes megválasztásához meg kell ismernie a teljesítményt (P). Normál értékek (W): 0,125; 0,25; 0,5; 1; 2; 5. A számítások bármely ismert paraméterrel elvégezhetők a következő képletek segítségével: P = Im2 * R = Ur2 / R. Ha a figyelembe vett példa kezdeti adatait vesszük: P = 0,06 * 0,06 * 100 = 0, 36 W. Figyelembe véve a tipikus modelltartományt, meg kell választani az ellenállást, amely 100 ohm ellenállású, 0,5 watt eloszlatási teljesítménygel.
Az ellenállások elektromos ellenállása pontosságának tűrése a névleges 0,001 és 30% -a között van. A nemzetközi szabványok szerinti jelölésben a megfelelő osztályokat latin betűkkel jelöljük (D - 0,5%; G - 2%; J - 5%).
LED csatlakoztatása ellenálláson keresztül
A bemutatott adatok alapján számos fontos közbenső következtetés vonható le:
- ellenállásos védőáramköröket alacsony teljesítmény mellett használnak;
- nem végeznek stabilizáló funkciókat;
- a passzív elem nem képes elfojtani a túlfeszültségeket.
Az elfogadható teljesítménymutatók az alábbiak létrehozásával érhetők el:
- érzékelők;
- mutatók;
- jelzőberendezések.
Egy kis helyi akvárium megvilágításhoz egy ilyen megoldás megfelelő. Nagyon sok hosszú távú fogyasztás azonban nem valószínű, hogy elfogadható. A stabilizáció hiánya a fényerő észrevehető változásával nyilvánul meg, a feszültség növekedésével / csökkenésével.
A szakértők azt javasolják, hogy 1,5-2 W-ot meghaladó teljes fogyasztás mellett használjon megbízható áramerősség-stabilizálóval ellátott tápegységeket. Ezeket az eszközöket (tompítókat) használják nagy teljesítményű világítóeszközök és félvezető eszközök csoportjainak összekapcsolására.
A LED ellenállásának kiszámítása
A szükséges számításokat online elvégezheti egy speciális számológép segítségével. Az ilyen programok teljes körű felhasználása ingyenes.
Az Internethez való hozzáférés azonban nem mindig áll rendelkezésre. Meglehetõsen egyszerû technika tanulmányozása után bárki gyorsan kiválaszthatja a LED ellenállását anélkül, hogy megkeresné a megfelelõ szoftvert.
Az algoritmus bemutatásához mérlegelnie kell egy védő ellenállás csatlakoztatását egy adott LED (Epistar 1W HP) tápegységéhez (5 V).
Műszaki adatok:
- energiaeloszlás, W - 1;
- áram, mA - 350;
- előremenő feszültség (tipikus / max.), V - 2,35 / 2,6.
A LED-áram korlátozása érdekében, figyelembe véve a gyártó ajánlásait, R = (5-2,35) /0,35 = 7,57 ohm elektromos ellenállású ellenállás megfelelő. Az E24 szabvány szerint a legközelebbi értékek 7,5 és 8,2 ohm. Ha a szokásos szabályokat használja, akkor nagyobb értéket kell választania, amely csaknem 8,5% -kal különbözik a becsült értéktől. További hibát okoz a soros olcsó termékek 5% -os toleranciája. Ilyen eltéréssel nehéz megszerezni a védelmi funkciók és az energiafogyasztás szempontjából elfogadható áramköri jellemzőket.
A probléma megoldásának első módja az alacsonyabb névleges ellenállás kiválasztása. Ezután alkalmazza a csatlakozás soros, párhuzamos vagy kombinált változatát az áramkör szükséges egyenértékű ellenállásának eléréséhez. A második módszer egy hangoló ellenállás hozzáadása.
Teljesítményeloszlás kiszámítása
Bármelyik lehetőségnél az áramkör elektromos ellenállásának kiválasztásakor valamivel alacsonyabb áramot kell beállítani a LED élettartamának meghosszabbításához. A hő károsodásának elkerülése érdekében a terméket az ajánlott hőmérsékleti tartományban használják. Epistar 1W HP esetén -40 ° C és + 80 ° C között. Ha szükséges, szereljen rá egy speciális csillaghűtőre. Ez a kiegészítő növeli a tényleges hőelvezetési területet.
A pontos kiválasztás érdekében az ellenállás eloszlatott teljesítményét becsüljük meg: P = I2 * R = (0,35) 2 * 7,57 = 0,1225 * 7,57 ≈0,93 W. Ennek a paraméternek a tartaléka legalább 20-25%. Az 1 W-os besorolás nem elegendő, ezért válassza a következő sorozatot a standard sorban - 2 W.
Az összeszerelt áramkör hatékonyságát az Uc / Uи = 2,35 / 5 = 0,47 (47%) hányadosai ellenőrzik. A végeredmény azt mutatja, hogy ebben az esetben a villamos energia több mint fele pazarlik. Valójában a mutató még rosszabb, mivel a LED nem minden energiát fogyaszt a sugárzásra a spektrum látható részén. Jelentős része az infravörös tartomány elektromágneses hulláma.
Párhuzamos kapcsolat
A soros áramkör bármely pontján az áramerősség azonos. Ez egyszerűsíti a számítást, megakadályozza a vészhelyzeteket. Ha egy elem meghibásodik, az összes LED kialszik. Ezért a túlfeszültség által okozott károk kizártak. A megfigyelt okok magyarázzák ennek a módszernek a népszerűségét, amikor szalaglámpákat, más mintákat készítenek.
Bizonyos előnyöket biztosít a párhuzamos csatlakozás. Ebben a kiviteli alakban a termék megtartja részleges működőképességét, ha az egyik áramkör megsérül. Ez a megoldás ugyanazt a feszültséget biztosítja az egyes ágok áramforrásához való csatlakozás helyein.
A párhuzamos csatlakozás alkalmas független vezérlőáramkörök szervezésére. Ez a technológia az újévi koszorúk munkájának elvein alapszik. Külön áramkörök vannak csatlakoztatva az energiaforráshoz a program által megadott algoritmus szerint.
Egy ellenállás nem használható több párhuzamos dióda számára. Az ellenállás gondos megválasztását a pontos áramszabályozás szükségessége magyarázza. Bizonyos helyzetekben a 0,1-0,5 A-os hibák meghibásodást okoznak, az erőforrások radikális csökkentését eredményezik.
A LED-ek tényleges műszaki jellemzői ugyanabban a szállítmányban jelentősen különböznek. Ezért minden áramkört különálló ellenállás védi.
Az olcsó ICE tulajdonságai
Az alacsony költség önmagában nem jelenti a rossz minőséget. A termelés méretének kibővítése és a technológiai folyamatok fejlesztése csökkenti a költségeket.A gyártók termékeit, amelyek valójában nem felelnek meg a deklarált jellemzőknek, a megfelelő piaci szegmensben mutatják be.
A lehetséges problémák azonosításához vegye figyelembe a következő paramétereket:
- az olcsó modellekben a szerkezet fő részei alumíniumból készülnek;
- a réz-analógok nehezebbek, hatékonyabban távolítják el a hőt, ellenállnak a mechanikai igénybevételnek;
- egy minőségi termékben a kristályméret megfelel a szabványnak (0,762 x 0,762 mm vagy más);
- a hátrányokat közvetetten a munkaterület arányának torzulása jelzi (négyzet helyett egy téglalap);
- A megbízhatóság növelése érdekében a felelős gyártók növelik a vezetők számát, nemesfémekből készült szálakat használnak.
A kiváló minőségű LED-ek 1–2 fogyasztásonként 150–220 lumen fényáramot hoznak létre. Hamisok - legfeljebb 50-70 lm. Ha kétség merül fel, a védőelemeket különös gondossággal kell kiválasztani.
