Moderne LED-lichtbronnen zijn goed aangepast voor langdurig gebruik onder moeilijke omstandigheden. Voor de huidige bescherming wordt echter de stroombeperkende weerstand gebruikt. Nauwkeurige berekening van de weerstand voor de LED zal helpen om de functionele componenten van het circuit zonder fouten te selecteren.
Het gebruik van een stroombeperkende weerstand voor de LED
Voor decoratieve decoratie, om een goede zichtbaarheid in een donkere gang te verzekeren en om andere praktische problemen op te lossen, worden LED's gebruikt. Ze zijn veel zuiniger in vergelijking met klassieke gloeilampen. Hoge sterkte voorkomt milieuverontreiniging met schadelijke chemische verbindingen, wat niet is uitgesloten na beschadiging van de lamp van een gasontladingslichtbron.
Gezien de eenzijdige geleidbaarheid van de halfgeleiderovergang, is het begrijpelijk dat de LED op de batterij, een andere gelijkstroombron, moet worden aangesloten. De spanning van een standaard huishoudelijk netwerk wordt gelijkgericht, verlaagd tot een nominaal niveau. De weerstand beperkt de huidige sterkte.
Kenmerken van werk en berekeningen
Ondanks de aanzienlijke voordelen, raden attente gebruikers aan om aandacht te besteden aan de aanzienlijke nadelen van LED-apparaten:
- halfgeleidertechnologie bepaalt niet-lineaire stroomspanningskarakteristieken (CVC);
- spanningsverhoging boven een bepaalde drempel gaat gepaard met degradatie van de pn-overgang;
- op een bepaald niveau (met direct of omgekeerd inschakelen) beschadigt een sterke stijging van de stroomsterkte het product.
Van bijzonder belang is zijn eigen kleine weerstand in de bedieningsmodus. Een relatief kleine verandering in de belangrijkste parameters van de stroombron kan de halfgeleiderovergang beschadigen. Om deze reden wordt een stroombeperkende weerstand aan het circuit toegevoegd.
Een extra passief element verhoogt het energieverbruik. Om deze reden wordt het aanbevolen om dergelijke oplossingen te gebruiken in combinatie met lichtgevende dioden met een laag vermogen, of om apparaten te maken met kleine bedrijfscycli.
Wiskundige berekening
In het eenvoudigste circuit zijn een stroombeperkende weerstand (R) en een LED in serie verbonden met een constante stroombron (I) met een bepaalde spanning (U en) aan de uitgangsklemmen. De elektrische weerstand kan worden berekend met behulp van de bekende wet van Ohm (I = U / R).
Het tweede postulaat van Kirchhoff is ook nuttig. In dit voorbeeld definieert het de volgende gelijkheid: Uand = Ur + Ucwaar Ur (Uc) - spanning over respectievelijk de weerstand (LED). Door deze uitdrukkingen eenvoudig te converteren, kunt u de basisafhankelijkheden verkrijgen:
- Ui = I * R + I * Rc;
- R = (U en - Uc) / I.
Hier Rc geeft de differentiële weerstand van een halfgeleiderapparaat aan, dat niet-lineair varieert afhankelijk van spanning en stroom. Aan de achterzijde van de stroomspanningskarakteristiek is een vergrendelgebied te onderscheiden. Significante stijging Rc op deze site voorkomt de beweging van elektronen (Iobr = 0). Bij een daaropvolgende toename van de spanning op een bepaald niveau (Urebr-m) treedt echter een doorslag op van de pn-overgang.
Aangezien de driver gelijkstroom levert, moet u de juiste "directe" verbinding zorgvuldig bestuderen. Kenmerken van de CVC:
- op het eerste stuk tot Un de weerstand neemt geleidelijk af en de stroom neemt dienovereenkomstig toe;
- van Un voordat Um - werkgebied (straling in het lichtbereik);
- verder - een sterke afname van de weerstand veroorzaakt een exponentiële toename van de stroomsterkte met als gevolg falen van het product.
LED's worden berekend op basis van de waarde van de bedrijfsspanning Uc. Fabrikanten geven deze parameter aan in de begeleidende documentatie. Gebruik de formule om de elektrische weerstand van een geschikte stroombegrenzende weerstand te berekenen: R = (U en - Uc) / I.
Grafische berekening
Als u de I - V-eigenschap gebruikt, kunt u de grafische techniek toepassen. Originele grafische en digitale informatie is afkomstig uit het paspoort of op de officiële website van de fabrikant. Algoritme van acties (voorbeeld):
- volgens de brongegevens is de nominale stroom van de LED (In) 25 mA;
- een stippellijn wordt getekend vanaf het corresponderende punt (1) op de verticale as van de ordinaat naar het snijpunt met de I - V curve (2);
- noteer de spanning van de stroombron (U en = 5,5 V) op de abscisas (3);
- trek een lijn door de punten (2) en (3);
- het snijpunt met de ordinaatas zal de waarde van de maximaal toelaatbare stroom (Im = 60 mA) weergeven.
Verder is het volgens de klassieke formule niet moeilijk om te berekenen welke weerstand in dit geval nodig is voor de LED: R = U en / Im = 5,5 / 0,06 ≈ 91,7. In de serie moet je de dichtstbijzijnde beoordeling kiezen met een kleine marge van 100 ohm. Deze oplossing zal de efficiëntie enigszins verminderen. Maar in de spaarzame modus zullen de functionele componenten minder warm worden. De spanning op de halfgeleiderovergang wordt dienovereenkomstig verminderd. Verwacht een verlenging van de levensduur van de lichtbron.
Voor de juiste keuze van de weerstand moet u het vermogen (P) kennen. Standaardwaarden (W): 0,125; 0,25; 0,5; 1; 2; 5. Berekeningen kunnen worden uitgevoerd met alle bekende parameters met behulp van de formules: P = Im2 * R = Ur2 / R. Als we de eerste gegevens van het beschouwde voorbeeld nemen: P = 0,06 * 0,06 * 100 = 0, 36 W. Gezien het type bereik, moet je een weerstand kiezen met een weerstand van 100 Ohm met een dissipatie vermogen van 0,5 watt.
Toleranties op de nauwkeurigheid van de elektrische weerstand van de weerstanden zijn van 0,001 tot 30% van de nominale waarde. Bij de markering volgens internationale normen worden de overeenkomstige klassen aangegeven in Latijnse letters (D - 0,5%; G - 2%; J - 5%).
Een LED aansluiten via een weerstand
Op basis van de gepresenteerde gegevens kunnen verschillende belangrijke tussentijdse conclusies worden getrokken:
- resistieve beveiligingscircuits worden gebruikt bij laag vermogen;
- ze voeren geen stabilisatiefuncties uit;
- het passieve element kan pieken niet onderdrukken.
Acceptabele prestatie-indicatoren kunnen worden verkregen door het creëren van:
- sensoren;
- indicatoren;
- signaalgevers.
Voor een kleine lokale aquariumverlichting is een dergelijke oplossing geschikt. Langdurig gebruik van grote hoeveelheden energie is echter onwaarschijnlijk. Het gebrek aan stabilisatie komt tot uiting in een merkbare verandering in helderheid met toenemende / afnemende spanning.
Experts raden aan om met een totaal verbruik van meer dan 1,5-2 W voedingen te gebruiken met betrouwbare stroomstabilisatie. Deze apparaten (dimmers) worden gebruikt om groepen verlichtingsapparaten en halfgeleiderapparaten met een hoog vermogen aan te sluiten.
Berekening van de weerstand voor de LED
U kunt online de nodige berekeningen maken met een gespecialiseerde rekenmachine. Het volledige gebruik van dergelijke programma's wordt gratis aangeboden.
Toegang tot internet is echter niet altijd beschikbaar. Na het bestuderen van een vrij eenvoudige techniek, kan iedereen snel een weerstand voor de LED selecteren zonder naar de juiste software te zoeken.
Om het algoritme te demonstreren, moet u overwegen om een beschermende weerstand aan te sluiten op het stroomcircuit (5 V) van een bepaalde LED (Epistar 1W HP).
Technische specificaties:
- vermogensverlies, W - 1;
- stroom, mA - 350;
- doorlaatspanning (typisch / max.), V - 2,35 / 2,6.
Om de LED-stroom te beperken, rekening houdend met de aanbevelingen van de fabrikant, is een weerstand met een elektrische weerstand van R = (5-2.35) /0.35 = 7.57 Ohm geschikt. Volgens de E24-norm zijn de dichtstbijzijnde waarden 7,5 en 8,2 ohm. Als u de standaardregels gebruikt, moet u een grotere waarde kiezen die bijna 8,5% afwijkt van de geschatte waarde. Een extra fout wordt veroorzaakt door een tolerantie van 5% voor goedkope seriële producten. Met een dergelijke afwijking is het moeilijk om circuitkarakteristieken te verkrijgen die acceptabel zijn in termen van beschermende functies en energieverbruik.
De eerste manier om het probleem op te lossen, is door meerdere weerstanden te selecteren met lagere waarden. Pas vervolgens een seriële, parallelle of gecombineerde versie van de verbinding toe om de noodzakelijke equivalente weerstand van het circuit te verkrijgen. De tweede methode is het toevoegen van een afstemweerstand.
Berekening van vermogensdissipatie
Bij elk van de opties moet bij het kiezen van de elektrische weerstand van het circuit een iets lagere stroom worden ingesteld om de levensduur van de LED te verlengen. Om schade door hitte te voorkomen, wordt het product gebruikt binnen het aanbevolen temperatuurbereik. Voor Epistar 1W HP, -40 ° C tot + 80 ° C. Gebruik indien nodig montage op een gespecialiseerde sterradiator. Dit supplement vergroot het effectieve warmteafvoergebied.
Voor een nauwkeurige selectie wordt het gedissipeerde vermogen van de weerstand geschat: P = I2 * R = (0.35) 2 * 7.57 = 0.1225 * 7.57 ≈0.93 W. De reserve voor deze parameter is niet minder dan 20-25%. Een beoordeling van 1 W is niet genoeg, dus kies de volgende beoordeling in de standaardrij - 2 W.
De efficiëntie van het geassembleerde circuit wordt gecontroleerd door de verhouding Uc / Uи = 2,35 / 5 = 0,47 (47%). Het eindresultaat laat zien dat in dit geval meer dan de helft van de elektriciteit wordt verspild. De indicator is zelfs nog erger, omdat niet al het stroomverbruik door de LED wordt besteed aan straling in het zichtbare deel van het spectrum. Een aanzienlijk deel zijn elektromagnetische golven van het IR-bereik.
Parallelle verbinding
Op elk punt in het serieschakeling is de huidige sterkte hetzelfde. Dit vereenvoudigt de berekening en voorkomt noodsituaties. Als één element uitvalt, gaan alle leds uit. Daarom is schade door overspanning uitgesloten. De genoemde redenen verklaren de populariteit van het gebruik van deze methode bij het maken van bandlampen, andere ontwerpen.
Het gebruik van een parallelle verbinding biedt bepaalde voordelen. In deze uitvoeringsvorm behoudt het product de gedeeltelijke werking wanneer één circuit beschadigd is. Deze oplossing levert dezelfde spanning op de aansluitpunten op de stroombron van elke tak.
Parallelle aansluiting is geschikt voor de organisatie van onafhankelijke regelcircuits. Deze technologie is gebaseerd op de principes van het werk van de slingers van het nieuwe jaar. Afzonderlijke takken zijn aangesloten op de stroombron volgens het algoritme dat door het programma is gespecificeerd.
Je kunt niet één weerstand gebruiken voor meerdere parallelle diodes. Een zorgvuldige keuze van weerstand wordt verklaard door de noodzaak van nauwkeurige stroomregeling. In sommige situaties veroorzaken fouten van 0,1-0,5 A storingen, een radicale vermindering van de middelen.
De feitelijke technische kenmerken van LED's verschillen aanzienlijk, zelfs in dezelfde zending. Om deze reden wordt elk circuit beschermd door een afzonderlijke weerstand.
Kenmerken van goedkope ICE
Alleen lage kosten zijn geen bewijs van slechte kwaliteit. Door de productieschaal uit te breiden en technologische processen te verbeteren, worden de kosten verlaagd.Producten van fabrikanten die eigenlijk niet overeenkomen met de aangegeven kenmerken, worden echter gepresenteerd in het overeenkomstige marktsegment.
Let op de volgende parameters om mogelijke problemen te identificeren:
- in goedkope modellen zijn de belangrijkste delen van de structuur gemaakt van aluminium;
- koperen analogen zijn zwaarder, verwijderen efficiënter warmte, zijn bestand tegen mechanische belasting;
- in een kwaliteitsproduct voldoet de kristalgrootte aan de norm (0,762 x 0,762 mm of een andere);
- de nadelen worden indirect aangegeven door de vervorming van de verhoudingen van het werkgebied (een rechthoek in plaats van een vierkant);
- Om de betrouwbaarheid te vergroten, verhogen verantwoordelijke fabrikanten het aantal geleiders en gebruiken ze draden van edele metalen.
Hoogwaardige LED's creëren een lichtstroom van 150-220 lumen per 1 W verbruik. Vervalsingen - niet meer dan 50-70 lm. Bij twijfel moeten de beschermingscomponenten met bijzondere zorg worden geselecteerd.
