Как да изберем резистор за ограничаване на тока за светодиод

Съвременните LED източници на светлина са подходящи за продължителна работа при трудни условия. За токова защита обаче се използва ограничаващо електрическо съпротивление. Точното изчисление на резистора за светодиода ще помогне да се изберат функционалните компоненти на веригата без грешки.

Прилагане на токоограничаващ резистор за светодиод

Светодиодите се използват за декоративна декорация, за да се осигури добра видимост в затъмнен коридор и за решаване на други практически проблеми. Те са много по-икономични от класическите крушки с нажежаема жичка. Високата якост предотвратява замърсяването на околната среда с вредни химични съединения, което е възможно след повреда на крушката на газоразрядния светлинен източник.

Като се вземе предвид едностранната проводимост на полупроводниковата връзка, става ясно, че светодиодът трябва да бъде свързан към акумулаторна батерия, друг източник на постоянен ток. Напрежението на стандартната битова мрежа е коригирано, намалено до номинално ниво. Резисторът се използва за ограничаване на тока.

Особености на работата и изчисленията

Въпреки значителните предимства, внимателните потребители препоръчват да се обърне внимание на значителните недостатъци на LED устройствата:

• полупроводниковите технологии определят нелинейни характеристики на ток-напрежение (VAC);
• увеличаването на напрежението над определен праг е придружено от влошаване на p-n прехода;
• на определено ниво (с пряка или обратна връзка), рязко увеличаване на силата на тока уврежда продукта.

От особено значение е ниското присъщо съпротивление в работния режим. Сравнително малка промяна в основните параметри на захранването може да повреди полупроводниковия кръстовище. Поради тази причина към веригата се добавя резистор, ограничаващ тока.

Допълнителен пасивен елемент увеличава консумацията на енергия. Поради тази причина се препоръчва да се използват такива решения в комбинация със светодиоди с ниска мощност или да се създават устройства с малки работни цикли.

Математическо изчисление

В най-простата верига резистор за ограничаване на тока (R) и светодиод са свързани последователно към източник на постоянен ток (I) с определено напрежение (Ui) на изходните клеми. Можете да изчислите електрическото съпротивление, като използвате добре познатата формула на закона на Ом (I = U / R).

Вторият постулат на Кирххоф също е полезен. В този пример той определя следното равенство: Ui = Ur + Ucкъдето Ур (Uc) - напрежение на резистора (LED), съответно. Чрез просто преобразуване на тези изрази можете да получите основните зависимости:

• Ui = I * R + I * Rc;
• R = (Ui - Uc) / I.

Тук Rc обозначава диференциалното съпротивление на полупроводниково устройство, което се променя нелинейно в зависимост от напрежението и тока. На обратната част на характеристиката на токовото напрежение може да се различи блокиращата зона. Значително увеличение Rc в тази област предотвратява движението на електрони (Iobr = 0). Въпреки това, с последващо увеличаване на напрежението на определено ниво (Urev-m), възниква пробив на p-n прехода.

Тъй като драйверът осигурява постояннотоково захранване, трябва внимателно да проучите съответната "директна" връзка. Характеристики на I - V характеристиката:

• на първия раздел до Не съпротивлението намалява плавно и токът съответно се увеличава;
• от Не преди Хм - работна зона (излъчване в светлинния диапазон);
• по-нататък - рязкото намаляване на съпротивлението провокира експоненциално нарастване на силата на тока с последващ отказ на продукта.

Светодиодите се изчисляват въз основа на работното напрежение. Uc... Производителите посочват този параметър в придружаващата документация. За да изчислите електрическото съпротивление на подходящ резистор за ограничаване на тока, използвайте формулата: R = (Ui - Uc) / I.

Графично изчисление

Ако вземете CVC, можете да приложите графична техника. Първоначалната графична и цифрова информация е взета от паспорта или от официалния уебсайт на производителя. Алгоритъм на действията (пример):

• според първоначалните данни номиналният светодиоден ток (In) е 25 mA;
• пунктирана линия се изчертава от съответната точка (1) по вертикалната ос на ординатите до пресечната точка с кривата на I - V характеристика (2);
• отбележете напрежението на захранването (Ui = 5,5 V) на оста на абсцисата (3);
• начертайте линия през точки (2) и (3);
• пресечната точка с оста y ще покаже максимално допустимия ток (Im = 60 mA).

Освен това, според класическата формула, не е трудно да се изчисли кой резистор е необходим за светодиода в този случай: R = Ui / Im = 5,5 / 0,06 ≈ 91,7... В серийния ред трябва да изберете най-близката деноминация с малък марж - 100 Ohm. Това решение леко ще намали ефективността. Но в нежен режим функционалните компоненти ще се нагряват по-малко. Натоварването на полупроводниковия кръстовище ще бъде съответно намалено. Очаквайте да увеличите живота на източника на светлина.

За да изберете правилния резистор, трябва да знаете мощността (P). Стандартни стойности (W): 0,125; 0,25; 0,5; един; 2; 5. Изчисленията могат да се правят за всички известни параметри, като се използват формулите: P = Im2 * R = Ur2 / R... Ако вземем първоначалните данни от разглеждания пример: P = 0,06 * 0,06 * 100 = 0,36 W. Като се вземе предвид типичният моделен диапазон, е необходимо да се избере резистор от 100 Ohm с мощност на разсейване 0,5 W.

Допустимите отклонения за точността на електрическото съпротивление на резисторите са от 0,001 до 30% от номинала. При маркирането съгласно международните стандарти съответните класове са обозначени с латински букви (D - 0,5%; G - 2%; J - 5%).

Свързване на светодиод чрез резистор

Като се вземат предвид представените данни, могат да се направят няколко важни междинни заключения:

• резистивни защитни вериги се използват при ниска мощност;
• те не изпълняват стабилизационни функции;
• пасивният елемент не е способен да гаси импулсното пренапрежение.

Приемливи показатели за ефективност могат да бъдат получени чрез създаване на:

• сензори;
• показатели;
• сигнални устройства.

За малко местно осветление на аквариума това решение е подходящо. Продължителната консумация на големи количества енергия обаче е малко вероятно да бъде приемлива. Липсата на стабилизация се проявява чрез забележима промяна в яркостта с увеличаване / намаляване на напрежението.

Експертите препоръчват използването на захранващи устройства с надеждна стабилизация на тока с обща консумация над 1,5-2 W. Тези устройства (димери) се използват за свързване на групи осветителни устройства и мощни полупроводникови устройства.

Изчисляване на резистора за LED

Можете да направите необходимите изчисления онлайн, като използвате специализиран калкулатор. Пълното използване на такива програми се предлага безплатно.

Достъпът до Интернет обаче не винаги е достъпен.След като изучи доста проста техника, всеки може бързо да избере резистор за светодиод, без да търси подходящия софтуер.

За визуална демонстрация на алгоритъма трябва да помислите за свързване на защитен резистор към захранващата верига (5 V) на специфичен светодиод (Epistar 1W HP).

Технически спецификации:

• мощност на разсейване, W - 1;
• ток, mA - 350;
• напрежение напред (типично / макс.), V - 2,35 / 2,6.

За ограничаване на светодиодния ток, като се вземат предвид препоръките на производителя, е подходящ резистор с електрическо съпротивление R = (5-2.35) / 0.35 = 7.57 Ohm. Според стандарта E24 най-близките стойности са 7,5 и 8,2 ома. Ако използвате стандартните правила, ще трябва да изберете по-голяма стойност, която се различава от изчислената с почти 8,5%. Допълнителна граница на грешка ще бъде създадена от 5% толеранс за масово произвежданите евтини продукти. При такова отклонение е трудно да се получат приемливи характеристики на веригата по отношение на защитните функции и консумацията на енергия.

Първият начин за решаване на проблема е да изберете няколко долни резистора. След това се използва последователна, паралелна или комбинирана опция за свързване, за да се получи необходимото еквивалентно съпротивление на верижната секция. Вторият метод е добавяне на тример.

Изчисляване на разсейването на мощността

Във всяка от опциите, при избора на електрическото съпротивление на веригата, трябва да се настрои малко по-нисък ток, за да се удължи живота на светодиода. За да се предотвратят топлинни повреди, продуктът се използва в препоръчания температурен диапазон. За Epistar 1W HP - от -40 ° C до + 80 ° C. Ако е необходимо, използвайте инсталацията на специализиран радиатор "звезда". Това допълнение увеличава ефективната площ на разсейване на топлината.

За точен избор се изчислява разсейването на мощността на резистора: P = I2 * R = (0,35) 2 * 7,57 = 0,1225 * 7,57 ≈0,93 W. Резервът за този параметър се прави най-малко 20-25%. Мощността от 1 W не е достатъчна, така че се избира следващата мощност в стандартния ред - 2W.

Ефективността на сглобената верига се проверява от съотношението Uc / Ui = 2,35 / 5 = 0,47 (47%). Крайният резултат показва, че повече от половината от електричеството в този случай се губи. Всъщност индикаторът е още по-лош, тъй като не цялата консумирана мощност се консумира от светодиода за излъчване във видимата част на спектъра. Значителна част са електромагнитните вълни в ИЧ диапазона.

Паралелна връзка

Във всяка точка на последователната верига токът е същият. Това опростява изчислението и предотвратява извънредни ситуации. Когато един елемент откаже, всички светодиоди се изключват. Следователно повредата поради повишаване на напрежението е изключена. Изброените причини обясняват популярността на този метод при създаването на лентови лампи и други дизайни.

Използването на паралелна връзка осигурява определени предимства. В тази версия продуктът запазва частична функционалност, ако една верига е повредена. Това решение осигурява еднакво напрежение в точките на свързване към източника на захранване на всеки клон.

Паралелната връзка е подходяща за организиране на независими схеми за управление. Принципите на новогодишните гирлянди се основават на тази технология. Отделни клонове са свързани към източника на захранване съгласно алгоритъма, посочен от програмата.

Не можете да използвате един резистор за няколко паралелни диода. Внимателният избор на съпротивление се дължи на необходимостта от прецизно регулиране на тока. В някои ситуации грешките от 0,1-0,5 А причиняват сривове, радикално намаляване на ресурса.

Действителните технически характеристики на светодиодите се различават значително дори при една и съща пратка. Поради тази причина всяка верига е защитена с отделен резистор.

Характеристики на евтините ICE

Ниската цена сама по себе си не е доказателство за лошо качество. Мащабирането на производството и подобряването на технологичните процеси намаляват разходите.В съответния пазарен сегмент обаче има продукти от производители, които всъщност не отговарят на декларираните характеристики.

За да определите възможни проблеми, обърнете внимание на следните параметри:

• при евтините модели основните части на конструкцията са изработени от алуминий;
• медните аналози са по-тежки, премахват топлината по-ефективно и са устойчиви на механични натоварвания;
• в качествен продукт размерът на кристалите съответства на стандарта (0,762 х 0,762 мм или друг);
• недостатъците косвено се доказват от изкривяването на пропорциите на работната площ (правоъгълник вместо квадрат);
• за да увеличат надеждността, отговорните производители увеличават броя на проводниците, като използват резби от благородни метали.

Висококачествените светодиоди създават светлинен поток от 150-220 лумена за 1 W консумация. Фалшификати - не повече от 50-70 лумена. При съмнение защитните компоненти трябва да се избират с особено внимание.