Sursele moderne de lumină LED sunt bine adaptate pentru funcționarea pe termen lung în condiții dificile. Cu toate acestea, rezistența de limitare a curentului este utilizată pentru protecția curentului. Calculul precis al rezistenței pentru LED va ajuta la selectarea componentelor funcționale ale circuitului fără erori.
Utilizarea unui rezistor de limitare a curentului pentru LED
Pentru decorarea decorativă, asigurând o vizibilitate bună pe un coridor întunecat și rezolvând alte probleme practice, se folosesc leduri. Sunt mult mai economice în comparație cu becurile incandescente clasice. Rezistența ridicată previne contaminarea mediului cu compuși chimici nocivi, care nu este exclusă după deteriorarea becului unei surse de lumină cu descărcare de gaze.
Având în vedere conductivitatea unilaterală a joncțiunii semiconductorului, este de înțeles necesitatea conectării LED-ului la baterie, o altă sursă de curent continuu. Tensiunea unei rețele standard gospodărești este redusă, redusă la un nivel nominal. Rezistorul limitează rezistența curentă.
Caracteristici ale muncii și calcule
În ciuda avantajelor semnificative, utilizatorii atenți recomandă să acorde atenție dezavantajelor semnificative ale dispozitivelor LED:
- tehnologia semiconductorului determină caracteristici neliniare de tensiune curentă (CVC);
- creșterea tensiunii peste un anumit prag este însoțită de degradarea joncțiunii pn;
- la un anumit nivel (cu pornire directă sau inversă), o creștere accentuată a amperajului dăunează produsului.
O importanță deosebită este propria rezistență mică în modul de operare. O modificare relativ mică a parametrilor principali ai sursei de alimentare poate deteriora joncțiunea semiconductorului. Din acest motiv, la circuit se adaugă o rezistență de limitare a curentului.
Un element pasiv suplimentar crește consumul de energie. Din acest motiv, se recomandă utilizarea unor astfel de soluții în combinație cu diode care emit lumină de putere mică sau pentru a crea dispozitive cu cicluri de serviciu mici.
Calcul matematic
În cel mai simplu circuit, o rezistență de limitare a curentului (R) și un LED sunt conectate în serie la o sursă de curent constant (I) cu o anumită tensiune (U și) la bornele de ieșire. Rezistența electrică poate fi calculată folosind formula cunoscută a legii lui Ohm (I = U / R).
Al doilea postulat al lui Kirchhoff este de asemenea util. În acest exemplu, definește următoarea egalitate: Uand = Ur + UcUnde Ur (Uc) - tensiune peste rezistență (LED), respectiv. Prin simpla conversie a acestor expresii, puteți obține dependențele de bază:
- Ui = I * R + I * Rc;
- R = (U și - Uc) / I.
Aici Rc denotă rezistența diferențială a unui dispozitiv semiconductor, care variază neliniar în funcție de tensiune și curent. Pe partea inversă a caracteristicii de tensiune curentă, se poate distinge o regiune de blocare. Crestere semnificativa Rc pe acest site împiedică mișcarea electronilor (Iobr = 0). Cu toate acestea, cu o creștere ulterioară a tensiunii la un anumit nivel (Urebr-m), se produce o defecțiune a joncțiunii p-n.
Deoarece șoferul furnizează curent continuu, trebuie să studiați cu atenție conexiunea „directă” corespunzătoare. Caracteristici ale CVC:
- pe prima întindere spre Un rezistența scade treptat și curentul crește în consecință;
- din Un inainte de um - zona de lucru (radiații în intervalul luminos);
- în plus - o scădere accentuată a rezistenței provoacă o creștere exponențială a rezistenței curente cu eșecul ulterior al produsului.
LED-urile sunt calculate în funcție de valoarea tensiunii de funcționare Uc. Producătorii indică acest parametru în documentația însoțitoare. Pentru a calcula rezistența electrică a unui rezistor de limitare a curentului adecvat, utilizați formula: R = (U și - Uc) / I.
Calcul grafic
Dacă luați caracteristica I - V, puteți aplica tehnica grafică. Informațiile grafice și digitale originale sunt preluate de pe pașaport sau de pe site-ul oficial al producătorului. Algoritmul acțiunilor (exemplu):
- conform datelor sursei, curentul nominal al LED-ului (In) este de 25 mA;
- o linie punctată este trasată din punctul corespunzător (1) de pe axa ordonată verticală până la intersecția cu curba I - V (2);
- notați tensiunea sursei de alimentare (U și = 5,5 V) pe axa abscisă (3);
- desenați o linie prin punctele (2) și (3);
- intersecția cu axa ordonată va arăta valoarea curentului maxim admis (Im = 60 mA).
În plus, conform formulei clasice, nu este dificil să se calculeze ce rezistență este necesară pentru LED în acest caz: R = U și / Im = 5,5 / 0,06 ≈ 91,7. În serie, trebuie să alegeți cel mai apropiat rating cu o marjă mică de 100 ohmi. Această soluție va reduce ușor eficiența. Dar în modul de economisire, componentele funcționale se vor încălzi mai puțin. În mod corespunzător, sarcina pe joncțiunea semiconductorului va scădea. Așteptați-vă la o creștere a duratei de viață a sursei de lumină.
Pentru alegerea corectă a rezistorului, trebuie să cunoașteți puterea (P). Valori standard (W): 0,125; 0,25; 0,5; 1; 2; 5. Calculele pot fi efectuate după orice parametri cunoscuți folosind formulele: P = Im2 * R = Ur2 / R. Dacă luăm datele inițiale ale exemplului considerat: P = 0.06 * 0.06 * 100 = 0, 36 W. Având în vedere gama de tipuri, trebuie să alegeți un rezistor cu o rezistență de 100 de ohmi cu o putere de disipare de 0,5 wați.
Toleranțele privind precizia rezistenței electrice a rezistențelor sunt cuprinse între 0,001 și 30% din valoarea nominală. În marcajul conform standardelor internaționale, clasele corespunzătoare sunt indicate cu litere latine (D - 0,5%; G - 2%; J - 5%).
Conectarea unui LED printr-un rezistor
Pe baza datelor prezentate, se pot face câteva concluzii intermediare importante:
- circuitele de protecție rezistive sunt utilizate la puteri reduse;
- nu îndeplinesc funcții de stabilizare;
- elementul pasiv nu este capabil să suprime supratensiunile.
Indicatorii de performanță acceptabili pot fi obținuți prin crearea:
- senzori;
- indicatori;
- dispozitive de semnalizare.
Pentru o iluminare mică a acvariului local, o astfel de soluție este potrivită. Cu toate acestea, este puțin probabil să fie acceptat un consum prelungit de cantități mari de energie. Lipsa stabilizării se manifestă printr-o schimbare vizibilă a luminozității odată cu creșterea / scăderea tensiunii.
Experții recomandă ca, cu un consum total mai mare de 1,5-2 W, să folosiți surse de alimentare cu stabilizare curentă fiabilă. Aceste dispozitive (dimmers) sunt utilizate pentru a conecta grupuri de dispozitive de iluminat și dispozitive semiconductoare de mare putere.
Calculul rezistenței pentru LED
Puteți face calculele necesare online folosind un calculator specializat. Utilizarea completă a acestor programe este oferită gratuit.
Cu toate acestea, accesul la Internet nu este întotdeauna disponibil. După studierea unei tehnici destul de simple, oricine poate selecta rapid un rezistor pentru LED fără a căuta software-ul adecvat.
Pentru a demonstra algoritmul, trebuie să luați în considerare conectarea unui rezistor de protecție la sursa de alimentare (5 V) a unui anumit LED (Epistar 1W HP).
Specificatii tehnice:
- disiparea puterii, W - 1;
- curent, mA - 350;
- tensiune înainte (tipică / max.), V - 2,35 / 2,6.
Pentru a limita curentul LED, ținând cont de recomandările producătorului, este adecvată o rezistență cu rezistență electrică R = (5-2.35) /0.35 = 7.57 Ohmi. Conform standardului E24, cele mai apropiate valori sunt 7.5 și 8.2 Ohmi. Dacă utilizați regulile standard, va trebui să alegeți o valoare mai mare care diferă de valoarea estimată cu aproape 8,5%. O eroare suplimentară va fi creată prin toleranța de 5% a produselor ieftin în serie. Cu o astfel de abatere, este dificil să se obțină caracteristici de circuit acceptabile în ceea ce privește funcțiile de protecție și consumul de energie.
Prima modalitate de rezolvare a problemei este selectarea mai multor rezistențe cu valori mai mici. Apoi aplicați o versiune serială, paralelă sau combinată a conexiunii pentru a obține rezistența echivalentă necesară a circuitului. A doua metodă este adăugarea unui rezistor de reglare.
Calculul disipării puterii
În oricare dintre opțiuni, atunci când alegeți rezistența electrică a circuitului, ar trebui setat un curent ușor mai mic pentru a prelungi durata de viață a LED-ului. Pentru a preveni deteriorarea căldurii, produsul este utilizat în intervalul recomandat de temperatură. Pentru Epistar 1W HP, de la -40 ° C la + 80 ° C. Dacă este necesar, utilizați montarea pe un radiator de stele specializat. Acest supliment mărește suprafața eficientă de disipare a căldurii.
Pentru o selecție exactă, puterea disipată a rezistorului este estimată: P = I2 * R = (0.35) 2 * 7.57 = 0.1225 * 7.57 ≈0.93 W. Rezerva pentru acest parametru nu este mai mică de 20-25%. O evaluare de 1 W nu este suficientă, deci alege următoarea evaluare din rândul standard - 2 W.
Eficiența circuitului asamblat este verificată de raportul Uc / Uи = 2,35 / 5 = 0,47 (47%). Rezultatul final arată că mai mult de jumătate din energia electrică în acest caz este risipită. De fapt, indicatorul este și mai rău, deoarece nu întregul consum de energie este cheltuit de LED-ul în radiații în partea vizibilă a spectrului. O parte semnificativă este undele electromagnetice ale intervalului IR.
Conexiune paralelă
În orice punct al circuitului seriei, puterea curentă este aceeași. Acest lucru simplifică calculul, previne situațiile de urgență. Când un element eșuează, toate ledurile se sting. Prin urmare, daunele provocate de supratensiune sunt excluse. Motivele notate explică popularitatea utilizării acestei metode atunci când se creează lămpi cu bandă, alte modele.
Anumite avantaje sunt furnizate prin utilizarea conexiunii paralele. În această realizare, produsul păstrează operabilitatea parțială atunci când un circuit este deteriorat. Această soluție asigură aceeași tensiune în punctele de conectare la sursa de alimentare a fiecărei ramuri.
Conexiunea paralelă este potrivită pentru organizarea circuitelor de control independente. Această tehnologie se bazează pe principiile muncii ghirlandelor de Anul Nou. Ramurile separate sunt conectate la sursa de alimentare conform algoritmului specificat de program.
Nu puteți utiliza un singur rezistor pentru mai multe diode paralele. O alegere atentă a rezistenței este explicată de necesitatea unui control precis al curentului. În unele situații, erori de 0,1-0,5 A provoacă defalcări, o reducere radicală a resurselor.
Caracteristicile tehnice actuale ale LED-urilor diferă semnificativ chiar și în același lot. Din acest motiv, fiecare circuit este protejat de un rezistor separat.
Caracteristici ale ICE ieftine
Doar costul scăzut nu este o dovadă a calității slabe. Extinderea scării de producție și îmbunătățirea proceselor tehnologice reduce costurile.Cu toate acestea, produsele producătorilor care nu corespund de fapt caracteristicilor declarate sunt prezentate în segmentul de piață corespunzător.
Pentru a identifica problemele posibile, acordați atenție următorilor parametri:
- la modelele ieftine, principalele părți ale structurii sunt fabricate din aluminiu;
- analogii de cupru sunt mai grei, îndepărtează mai eficient căldura, sunt rezistenți la eforturi mecanice;
- într-un produs de calitate, dimensiunea cristalului respectă standardul (0,762 x 0,762 mm sau altul);
- dezavantajele sunt indicate indirect prin denaturarea proporțiilor zonei de lucru (un dreptunghi în locul unui pătrat);
- Pentru a crește fiabilitatea, producătorii responsabili cresc numărul de conductori, utilizează fire din metale prețioase.
LED-urile de înaltă calitate creează un flux luminos de 150-220 lumeni la 1 W de consum. Falsuri - nu mai mult de 50-70 lm. În caz de îndoială, componentele de protecție trebuie selectate cu atenție.
