Moderné LED svetelné zdroje sú dobre prispôsobené na dlhodobú prevádzku v náročných podmienkach. Na ochranu pred prúdom sa však používa odpor obmedzujúci prúd. Presný výpočet rezistora pre LED pomôže vybrať funkčné komponenty obvodu bez chýb.
Použitie odporu obmedzujúceho prúd pre LED
Na ozdobné dekorácie sa používajú LED diódy, ktoré zabezpečujú dobrú viditeľnosť v tmavej chodbe a riešia ďalšie praktické problémy. V porovnaní s klasickými žiarovkami sú oveľa úspornejšie. Vysoká pevnosť zabraňuje kontaminácii životného prostredia škodlivými chemickými zlúčeninami, ktoré nie sú vylúčené po poškodení žiarovky zdroja svetla s plynovou výbojkou.
Vzhľadom na jednostrannú vodivosť polovodičového spojenia je potreba pripojenia LED na batériu, ďalší zdroj jednosmerného prúdu, pochopiteľná. Napätie štandardnej domácej siete je usmernené, znížené na nominálnu úroveň. Odpor obmedzuje prúdovú silu.
Vlastnosti práce a výpočty
Napriek výrazným výhodám pozorní používatelia odporúčajú venovať pozornosť závažným nevýhodám zariadení LED:
- polovodičová technológia určuje nelineárne charakteristiky prúdového napätia (CVC);
- zvýšenie napätia nad určitým prahom je sprevádzané degradáciou pn spojenia;
- na určitej úrovni (s priamym alebo spätným zapnutím) prudké zvýšenie prúdu poškodí výrobok.
Mimoriadny význam má jeho malý malý odpor v prevádzkovom režime. Pomerne malá zmena hlavných parametrov zdroja energie môže poškodiť polovodičové spojenie. Z tohto dôvodu sa do obvodu pridá odpor obmedzujúci prúd.
Ďalší pasívny prvok zvyšuje spotrebu energie. Z tohto dôvodu sa odporúča používať takéto riešenia v kombinácii s diódami vyžarujúcimi svetlo s malým výkonom alebo vytvoriť zariadenia s malými pracovnými cyklami.
Matematický výpočet
V najjednoduchšom obvode sú odpor (R) obmedzujúci prúd a LED dióda zapojené do série so zdrojom (I) konštantného prúdu s určitým napätím (U a) na výstupných svorkách. Elektrický odpor sa môže vypočítať pomocou dobre známeho Ohmovho vzorca (I = U / R).
Užitočný je aj druhý postulát Kirchhoffovej. V tomto príklade definuje nasledujúcu rovnosť: Uand = Ur + Uckde Ur (Uc) - napätie cez odpor (LED), resp. Jednoduchou konverziou týchto výrazov môžete získať základné závislosti:
- Ui = I * R + I * Rc;
- R = (U a - Uc) / I.
Tu rc označuje rozdielny odpor polovodičového zariadenia, ktorý sa mení nelineárne v závislosti od napätia a prúdu. Na zadnej časti charakteristiky prúd-napätie je možné rozlíšiť uzamykaciu oblasť. Výrazné zvýšenie rc na tomto mieste zabraňuje pohybu elektrónov (Iobr = 0). Avšak s následným zvýšením napätia na určitej úrovni (Urev-m) dôjde k prerušeniu spojenia pn.
Pretože vodič poskytuje jednosmerný prúd, musíte starostlivo preštudovať vhodné „priame“ pripojenie. Funkcie CVC:
- na prvom úseku do un odpor postupne klesá a prúd sa podľa toho zvyšuje;
- z un pred um - pracovná plocha (žiarenie v rozsahu svetla);
- ďalej - prudký pokles odporu vyvoláva exponenciálne zvýšenie sily prúdu s následným zlyhaním produktu.
LED diódy sa počítajú na základe hodnoty prevádzkového napätia uc, Výrobcovia uvádzajú tento parameter v sprievodnej dokumentácii. Na výpočet elektrického odporu vhodného odporu obmedzujúceho prúd použite vzorec: R = (U a - Uc) / I.
Grafický výpočet
Ak beriete charakteristiku I - V, môžete použiť grafickú techniku. Originálne grafické a digitálne informácie sú prevzaté z cestovného pasu alebo na oficiálnej webovej stránke výrobcu. Algoritmus akcií (príklad):
- podľa zdrojových údajov je nominálny prúd LED (In) 25 mA;
- z príslušného bodu (1) na zvislej osi je križovatka s krivkou I - V (2) nakreslená bodka;
- zaznamenajte napätie zdroja energie (U a = 5,5 V) na osi x (3);
- nakresliť čiaru cez body (2) a (3);
- priesečník s osou súradníc ukazuje hodnotu maximálneho povoleného prúdu (Im = 60 mA).
Ďalej podľa klasického vzorca nie je ťažké vypočítať, ktorý rezistor je potrebný pre LED v tomto prípade: R = U a / Im = 5,5 / 0,06 x 91,7, V sérii je potrebné zvoliť najbližšie hodnotenie s malou rezervou 100 ohmov. Toto riešenie mierne zníži účinnosť. Ale v šetrnom režime sa funkčné komponenty menej zahrievajú. Zodpovedajúcim spôsobom sa zaťaženie polovodičového spoja zníži. Očakávajte predĺženie životnosti svetelného zdroja.
Pre správny výber odporu musíte poznať výkon (P). Štandardné hodnoty (W): 0,125; 0,25; 0,5; 1; 2; 5. Výpočty sa môžu robiť pomocou akýchkoľvek známych parametrov pomocou vzorcov: P = Im2 * R = Ur2 / R, Ak vezmeme počiatočné údaje z uvažovaného príkladu: P = 0,06 * 0,06 * 100 = 0, 36 W. Vzhľadom na typový rozsah musíte zvoliť rezistor s odporom 100 ohmov s disipačným výkonom 0,5 wattu.
Tolerancie presnosti elektrického odporu rezistorov sú od 0,001 do 30% menovitej hodnoty. Pri označovaní podľa medzinárodných noriem sa príslušné triedy označujú latinskými písmenami (D - 0,5%; G - 2%; J - 5%).
Pripojenie LED cez odpor
Na základe predložených údajov je možné urobiť niekoľko dôležitých predbežných záverov:
- odporové ochranné obvody sa používajú pri nízkom príkone;
- nevykonávajú stabilizačné funkcie;
- pasívny prvok nie je schopný potlačiť prepätie.
Prijateľné ukazovatele výkonnosti možno získať vytvorením:
- senzory;
- ukazovatele;
- signalizačné zariadenia.
Pre malé lokálne osvetlenie akvária je takéto riešenie vhodné. Je však nepravdepodobné, že by bola prijateľná dlhodobá spotreba veľkého množstva energie. Nedostatok stabilizácie sa prejavuje výraznou zmenou jasu so stúpajúcim / klesajúcim napätím.
Odborníci odporúčajú, aby pri celkovej spotrebe viac ako 1,5 - 2 W používali napájacie zdroje so spoľahlivou stabilizáciou prúdu. Tieto zariadenia (stmievače) sa používajú na spojenie skupín osvetľovacích zariadení a polovodičových zariadení s vysokým výkonom.
Výpočet odporu pre LED
Potrebné výpočty môžete vykonať online pomocou špecializovanej kalkulačky. Plné využívanie takýchto programov sa ponúka zadarmo.
Prístup na internet však nie je vždy k dispozícii. Po preštudovaní pomerne jednoduchej techniky môže ktokoľvek rýchlo vybrať rezistor pre LED bez hľadania vhodného softvéru.
Na preukázanie algoritmu musíte zvážiť pripojenie ochranného odporu k napájaciemu obvodu (5 V) konkrétnej LED (Epistar 1W HP).
Technické špecifikácie:
- rozptyl energie, W - 1;
- prúd, mA - 350;
- predné napätie (typické / max.), V - 2,35 / 2,6.
Aby sa obmedzil prúd LED, berúc do úvahy odporúčania výrobcu, je vhodný odpor s elektrickým odporom R = (5-2,35) / 0,35 = 7,57 Ohmov. Podľa normy E24 sú najbližšie hodnoty 7,5 a 8,2 ohmu. Ak použijete štandardné pravidlá, budete si musieť zvoliť väčšiu hodnotu, ktorá sa líši od odhadovanej hodnoty takmer o 8,5%. Ďalšia chyba bude spôsobená toleranciou 5% sériových lacných produktov. Pri takejto odchýlke je ťažké získať charakteristiky obvodu prijateľné z hľadiska ochranných funkcií a spotreby energie.
Prvým spôsobom, ako vyriešiť tento problém, je vybrať niekoľko odporov s nižším hodnotením. Potom použite sériovú, paralelnú alebo kombinovanú verziu pripojenia, aby ste získali potrebný ekvivalentný odpor obvodu. Druhou metódou je pridanie ladiaceho odporu.
Výpočet rozptylu energie
Pri výbere elektrického odporu obvodu v ktorejkoľvek z možností by sa mal nastaviť mierne nižší prúd, aby sa predĺžila životnosť LED. Aby sa predišlo poškodeniu teplom, výrobok sa používa v odporúčanom teplotnom rozsahu. Pre Epistar 1 W HP, -40 ° C až + 80 ° C. V prípade potreby použite montáž na špecializovaný hviezdicový radiátor. Tento doplnok zväčšuje efektívnu plochu odvádzajúcu teplo.
Pre presný výber sa odhaduje disipovaný výkon rezistora: P = I2 * R = (0,35) 2 * 7,57 = 0,1225 * 7,57 ≈0,93 W. Rezerva pre tento parameter nie je menšia ako 20 - 25%. Hodnotenie 1 W nestačí, preto vyberte ďalšie hodnotenie v štandardnom riadku - 2 W.
Účinnosť zostaveného obvodu je kontrolovaná pomerom Uc / Uи = 2,35 / 5 = 0,47 (47%). Konečný výsledok ukazuje, že v tomto prípade je vyhodených viac ako polovica elektriny. V skutočnosti je indikátor ešte horší, pretože nie všetka spotreba energie sa vynakladá pomocou LED na žiarenie vo viditeľnej časti spektra. Významnou súčasťou sú elektromagnetické vlny infračerveného dosahu.
Paralelné pripojenie
V ktoromkoľvek bode sériového obvodu je prúdová sila rovnaká. To zjednodušuje výpočet a zabraňuje mimoriadnym situáciám. Ak zlyhá jeden prvok, všetky LED zhasnú. Preto je vylúčené poškodenie prepätím. Zmienené dôvody vysvetľujú popularitu použitia tejto metódy pri vytváraní páskových žiaroviek alebo iných vzorov.
Určité výhody poskytuje použitie paralelného pripojenia. V tomto uskutočnení si výrobok zachováva čiastočnú funkčnosť, keď je jeden obvod poškodený. Toto riešenie poskytuje rovnaké napätie v miestach pripojenia k zdroju energie každej vetvy.
Paralelné pripojenie je vhodné na organizáciu nezávislých riadiacich obvodov. Táto technológia je založená na zásadách práce novoročných vence. Oddelené vetvy sú pripojené k zdroju energie podľa algoritmu určeného programom.
Jeden rezistor nemôžete použiť pre niekoľko paralelných diód. Dôkladná voľba odporu sa vysvetľuje potrebou presnej kontroly prúdu. V niektorých situáciách chyby 0,1 - 0,5 A spôsobujú poruchy, radikálne zníženie zdrojov.
Skutočné technické vlastnosti diód LED sa výrazne líšia aj v tej istej zásielke. Z tohto dôvodu je každý obvod chránený samostatným odporom.
Funkcie lacného ICE
Len nízke náklady nie sú dôkazom nízkej kvality. Rozšírenie rozsahu výroby a zlepšenie technologických procesov znižuje náklady.Výrobky výrobcov, ktoré v skutočnosti nezodpovedajú deklarovaným charakteristikám, sa však uvádzajú v zodpovedajúcom segmente trhu.
Ak chcete zistiť možné problémy, venujte pozornosť nasledujúcim parametrom:
- v lacných modeloch sú hlavné časti konštrukcie vyrobené z hliníka;
- analógy medi sú ťažšie, účinnejšie odvádzajú teplo, sú odolné proti mechanickému namáhaniu;
- v kvalitnom výrobku je veľkosť kryštálu v súlade so štandardom (0,762 x 0,762 mm alebo iný);
- nevýhody sú nepriamo naznačené skreslením pomerov pracovnej plochy (obdĺžnik namiesto štvorca);
- V záujme zvýšenia spoľahlivosti zvyšujú zodpovední výrobcovia počet vodičov, používajú nite z drahých kovov.
Vysokokvalitné LED diódy vytvárajú svetelný tok 150 - 220 lúmenov na 1 W spotreby. Falzifikáty - nie viac ako 50 - 70 lm. V prípade pochybností by sa ochranné komponenty mali vyberať s osobitnou starostlivosťou.
