Huvudparametern som påverkar LED:s hållbarhet är den elektriska strömmen, vars värde är strikt standardiserat för varje typ av LED-element. Ett vanligt sätt att begränsa den maximala strömmen är att använda ett begränsningsmotstånd. Motståndet för lysdioden kan beräknas utan användning av komplexa beräkningar baserade på Ohms lag, med hjälp av de tekniska värdena för diodparametrarna och spänningen i omkopplingskretsen.
Innehåll
Funktioner för att slå på LED
Genom att arbeta på samma princip som likriktardioder har ljusemitterande element dock särdrag. De viktigaste är:
- Extremt negativ känslighet för omvänd polaritetsspänning. En lysdiod ansluten till kretsen med fel polaritet går sönder nästan omedelbart.
- Snävt område för tillåten driftström genom p-n-övergången.
- Beroende av övergångsresistans på temperatur, vilket är typiskt för de flesta halvledarelement.
Den sista punkten bör diskuteras mer i detalj, eftersom den är den viktigaste för att beräkna släckningsmotståndet. Dokumentationen för strålningselementen anger det tillåtna området för märkströmmen, inom vilket de förblir i drift och ger de specificerade strålningsegenskaperna. Att underskatta värdet är inte dödligt, men leder till en viss minskning av ljusstyrkan. Med utgångspunkt från ett visst gränsvärde stannar strömpassagen genom övergången, och glöden kommer att vara frånvarande.
Att överskrida strömmen först leder till en ökning av glödens ljusstyrka, men livslängden reduceras kraftigt. Ytterligare ökning leder till fel på elementet. Därför syftar valet av LED-motstånd till att begränsa den maximala tillåtna strömstyrkan under värsta tänkbara förhållanden.
Spänningen vid en halvledarövergång begränsas av de fysiska processerna på den och ligger inom ett smalt intervall av cirka 1-2 V. 12 V lysdioder, ofta installerade på bilar, kan innehålla en kedja av seriekopplade element eller en begränsande krets som ingår i designen.
Varför behöver du ett motstånd för LED
Att använda begränsningsmotstånd när man slår på lysdioder är, om än inte den mest effektiva, men den enklaste och billigaste lösningen för att begränsa strömmen inom acceptabla gränser. Kretslösningar som låter dig stabilisera strömmen i emitterkretsen med hög noggrannhet är ganska svåra att upprepa, och färdiga har en hög kostnad.
Användningen av motstånd låter dig utföra belysning och bakgrundsbelysning på egen hand. Det viktigaste i det här fallet är förmågan att använda mätinstrument och minimala lödningsförmåga. En väldesignad limiter, med hänsyn till möjliga toleranser och temperaturfluktuationer, kan säkerställa att lysdioderna fungerar normalt under hela den deklarerade livslängden till minimal kostnad.
Parallell- och seriekoppling av lysdioder
För att kombinera strömkretsarnas parametrar och lysdiodernas egenskaper är seriell och parallell anslutning av flera element utbredd. Varje typ av anslutning har både fördelar och nackdelar.
Parallellkoppling
Fördelen med en sådan anslutning är användningen av endast en begränsare för hela kretsen. Det bör noteras att denna fördel är den enda, därför hittas en parallellkoppling praktiskt taget aldrig, med undantag för lågkvalitativa industriprodukter. Nackdelarna är:
- Effektförlusten på begränsningselementet ökar i proportion till antalet parallellkopplade lysdioder.
- Spridningen av parametrarna för elementen leder till ojämn fördelning av strömmar.
- Utbränningen av en av strålarna leder till ett lavinliknande fel hos alla de andra på grund av en ökning av spänningsfallet över den parallellkopplade gruppen.
Anslutningen ökar driftsegenskaperna något, där strömmen genom varje strålningselement begränsas av ett separat motstånd. Mer exakt är det en parallellkoppling av individuella kretsar som består av lysdioder med begränsningsmotstånd.Den största fördelen är större tillförlitlighet, eftersom fel på ett eller flera element inte på något sätt påverkar driften av de andra.
Nackdelen är det faktum att på grund av spridningen av LED-parametrarna och den tekniska toleransen för motståndsvärdet, kan ljusstyrkan på glöden hos enskilda element variera mycket. Ett sådant schema innehåller ett stort antal radioelement.
Parallellkoppling med individuella begränsare finner användning i lågspänningskretsar, med början med ett minimum, begränsat av spänningsfallet vid p-n-övergången.
Serieanslutning
Seriekopplingen av strålande element har blivit den mest utbredda, eftersom den otvivelaktiga fördelen med en seriekrets är den absoluta likheten av strömmen som passerar genom varje element. Eftersom strömmen genom det enda begränsningsmotståndet och genom dioden är densamma, blir effektförlusten minimal.
En betydande nackdel är att fel på minst ett av elementen kommer att leda till att hela kedjan inte fungerar. För en seriekoppling krävs en ökad spänning, vars minimivärde ökar i proportion till antalet ingående element.
blandad inkludering
Användningen av ett stort antal sändare är möjlig vid en blandad anslutning, när flera parallellkopplade kedjor används, och en seriekoppling av ett begränsningsmotstånd och flera lysdioder.
Utbränningen av ett av elementen kommer att leda till att endast en krets där detta element är installerat inte fungerar.Resten kommer att fungera korrekt.
Resistorberäkningsformler
Beräkningen av resistansresistans för lysdioder är baserad på Ohms lag. De första parametrarna för hur man beräknar resistorn för lysdioden är:
- kretsspänning;
- lysdiodens driftström;
- spänningsfall över emitterande diod (LED-matningsspänning).
Resistansvärdet bestäms från uttrycket:
R = U/I
där U är spänningsfallet över motståndet och I är framströmmen genom lysdioden.
Spänningsfallet för lysdioden bestäms av uttrycket:
U \u003d Upit - Usv,
där Upit är kretsspänningen och Usv är namnskyltens spänningsfall över stråldioden.
Att beräkna en lysdiod för ett motstånd ger ett resistansvärde som inte kommer att ligga inom standardområdet för värden. Du måste ta ett motstånd med ett motstånd närmast det beräknade värdet på den större sidan. Detta tar hänsyn till den möjliga ökningen av spänningen. Det är bättre att ta värdet nästa i serien av motstånd. Detta kommer att minska strömmen genom dioden något och minska ljusstyrkan på glöden, men samtidigt utjämnas varje förändring av storleken på matningsspänningen och diodmotståndet (till exempel när temperaturen ändras).
Innan du väljer ett resistansvärde bör du utvärdera den möjliga minskningen av ström och ljusstyrka jämfört med den som anges av formeln:
(R — Rst)R•100 %
Om det erhållna värdet är mindre än 5%, måste du ta ett större motstånd, om från 5 till 10%, kan du begränsa dig till en mindre.
En lika viktig parameter som påverkar driftsäkerheten är effektförlusten av det strömbegränsande elementet. Strömmen som passerar genom en sektion med motstånd gör att den värms upp.För att bestämma kraften som kommer att försvinna, använd formeln:
P = U•U/R
Använd ett begränsningsmotstånd vars effektförlust kommer att överstiga det beräknade värdet.
Exempel:
Det finns en lysdiod med ett spänningsfall på 1,7 V med en nominell ström på 20 mA. Den måste anslutas till en 12 V-krets.
Spänningsfallet över begränsningsmotståndet är:
U = 12 - 1,7 = 10,3 V
Motståndsmotstånd:
R \u003d 10,3 / 0,02 \u003d 515 ohm.
Det närmaste högre värdet i standardområdet är 560 ohm. Med detta värde är minskningen av ström jämfört med inställt värde något mindre än 10 %, så det finns inget behov av att ta ett större värde.
Förbrukad effekt i watt:
P = 10,3•10,3/560 = 0,19 W
Således, för denna krets, kan du använda ett element med en tillåten förlusteffekt på 0,25 W.
Anslutning av LED-remsan
LED-strips finns för olika matningsspänningar. På bandet finns en krets av seriekopplade dioder. Antalet dioder och resistansen hos begränsningsmotstånden beror på bandets matningsspänning.
De vanligaste typerna av LED-remsor är utformade för att anslutas till en krets på 12 V. Användning av ett högre spänningsvärde för drift är också möjligt här. För korrekt beräkning av motstånd är det nödvändigt att känna till strömmen som flyter genom en enda sektion av bandet.
En ökning av längden på bandet orsakar en proportionell ökning av strömmen, eftersom minimisektionerna är tekniskt anslutna parallellt. Till exempel, om minimilängden på ett segment är 50 cm, kommer ett 5 m band av 10 sådana segment att ha en 10-faldig ökning av strömförbrukningen.
Liknande artiklar:
