Com triar una resistència de limitació de corrent per a un LED

Les fonts de llum LED modernes són molt adequades per a un funcionament a llarg termini en condicions difícils. No obstant això, per protegir el corrent, s’utilitza una resistència elèctrica limitant. Un càlcul precís de la resistència del LED ajudarà a seleccionar els components funcionals del circuit sense errors.

Aplicació d’una resistència limitadora de corrent per a un LED

Els LED s’utilitzen per a la decoració decorativa, per garantir una bona visibilitat en un passadís enfosquit i per resoldre altres problemes pràctics. Són molt més econòmics que les clàssiques bombetes incandescents. L’alta resistència impedeix la contaminació del medi ambient amb compostos químics nocius, cosa que és possible després de danyar la bombeta de la font de llum de descàrrega de gas.

Tenint en compte la conductivitat unilateral de la unió de semiconductors, queda clara la necessitat de connectar el LED a una bateria d’emmagatzematge, una altra font d’alimentació de CC. La tensió d'una xarxa domèstica estàndard es rectifica, reduint-se a un nivell nominal. La resistència s’utilitza per limitar el corrent.

Característiques del treball i càlculs

Tot i els avantatges significatius, els usuaris atents recomanen prestar atenció als desavantatges significatius dels dispositius LED:

• les tecnologies de semiconductors determinen les característiques de tensió de corrent no lineals (VAC);
• un augment de la tensió per sobre d’un determinat llindar s’acompanya de la degradació de la unió p-n;
• a un nivell determinat (amb connexió directa o inversa), un fort augment de la força actual fa malbé el producte.

És particularment important la baixa resistència intrínseca en mode de funcionament. Un canvi relativament petit en els paràmetres bàsics de la font d'alimentació pot danyar la unió de semiconductors. Per aquest motiu, s’afegeix una resistència limitant el corrent al circuit.

Un element passiu addicional augmenta el consum d’energia. Per aquest motiu, es recomana utilitzar aquestes solucions en combinació amb LED de baixa potència o crear dispositius amb cicles de treball reduïts.

Càlcul matemàtic

En el circuit més senzill, una resistència de limitació de corrent (R) i un LED estan connectats en sèrie a una font de corrent constant (I) amb una determinada tensió (Ui) als terminals de sortida. Podeu calcular la resistència elèctrica mitjançant la coneguda fórmula de la llei d’Ohm (I = U / R).

El segon postulat de Kirchhoff també és útil. En aquest exemple, defineix la següent igualtat: Ui = Ur + Ucon Ur (Uc) - tensió a través de la resistència (LED), respectivament. Simplement transformant aquestes expressions, podeu obtenir les dependències bàsiques:

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

Aquí Rc denota la resistència diferencial d’un dispositiu semiconductor, que canvia de manera no lineal segons la tensió i el corrent. A la part inversa de la característica de corrent-voltatge, es pot distingir la zona de bloqueig. Augment significatiu Rc en aquesta zona impedeix el moviment d’electrons (Iobr = 0). No obstant això, amb un augment posterior de la tensió a un determinat nivell (Urev-m), es produeix un trencament de la unió p-n.

Com que el controlador proporciona alimentació de corrent continu, haureu d'estudiar acuradament la connexió "directa" corresponent. Característiques de la característica I-V:

• a la primera secció a UN la resistència disminueix sense problemes i el corrent augmenta en conseqüència;
• des de UN abans Um - zona de treball (radiació en el rang de llum);
• a més, una forta disminució de la resistència provoca un augment exponencial de la força actual amb la posterior fallada del producte.

Els LED es calculen en funció de la tensió de funcionament. Uc... Els fabricants indiquen aquest paràmetre a la documentació adjunta. Per calcular la resistència elèctrica d’una resistència limitadora de corrent adequada, utilitzeu la fórmula: R = (Ui - Uc) / I.

Càlcul gràfic

Si feu el CVC, podeu aplicar una tècnica gràfica. La informació gràfica i digital original es pren del passaport o del lloc web oficial del fabricant. Algorisme d'accions (exemple):

• segons les dades inicials, el corrent nominal del LED (In) és de 25 mA;
• es traça una línia de punts des del punt corresponent (1) de l'eix vertical d'ordenades fins a la intersecció amb la corba característica I - V (2);
• observeu la tensió de la font d'alimentació (Ui = 5,5 V) a l'eix d'abscisses (3);
• traça una línia a través dels punts (2) i (3);
• la intersecció amb l'eix y mostrarà el corrent màxim permès (Im = 60 mA).

A més, segons la fórmula clàssica, no és difícil calcular quina resistència es necessita per al LED en aquest cas: R = Ui / Im = 5,5 / 0,06 ≈ 91,7... A la línia de sèrie, heu de seleccionar la denominació més propera amb un marge petit: 100 Ohm. Aquesta solució reduirà lleugerament l’eficiència. Però en un mode suau, els components funcionals s’escalfaran menys. La càrrega a la unió de semiconductors es reduirà en conseqüència. Espereu augmentar la vida útil de la font de llum.

Per seleccionar la resistència correcta, heu de conèixer la potència (P). Valors estàndard (W): 0,125; 0,25; 0,5; un; 2; 5. Es poden fer càlculs per a qualsevol paràmetre conegut mitjançant les fórmules: P = Im2 * R = Ur2 / R... Si prenem les dades inicials de l’exemple considerat: P = 0,06 * 0,06 * 100 = 0,36 W. Tenint en compte la gamma de models típica, cal triar una resistència de 100 Ohm amb una potència de dissipació de 0,5 W.

Les toleràncies per a la precisió de la resistència elèctrica de les resistències són del 0,001 al 30% del nominal. En el marcatge d’acord amb les normes internacionals, les classes corresponents es designen amb lletres llatines (D - 0,5%; G - 2%; J - 5%).

Connexió d’un LED mitjançant una resistència

Tenint en compte les dades presentades, es poden extreure diverses conclusions intermèdies importants:

• els circuits de protecció resistiva s’utilitzen a baixa potència;
• no fan funcions d'estabilització;
• l’element passiu no és capaç d’amortir les sobretensions de la tensió d’impuls.

Es poden obtenir indicadors de rendiment acceptables creant:

• sensors;
• indicadors;
• dispositius de senyalització.

Aquesta solució és adequada per a un petit il·luminació d’aquari local. No obstant això, és improbable que el consum prolongat de grans quantitats d’energia sigui acceptable. La manca d’estabilització es manifesta per un canvi notable de la brillantor amb un voltatge creixent / decreixent.

Els experts recomanen utilitzar fonts d'alimentació amb estabilització de corrent fiable amb un consum total superior a 1,5-2 W. Aquests dispositius (dimmers) s’utilitzen per connectar grups de dispositius d’il·luminació i dispositius semiconductors d’alta potència.

Càlcul de resistències per LED

Podeu fer els càlculs necessaris en línia mitjançant una calculadora especialitzada. L’ús total d’aquests programes s’ofereix de forma gratuïta.

No obstant això, l'accés a Internet no sempre està disponible.Després d’estudiar una tècnica bastant senzilla, qualsevol pot seleccionar ràpidament una resistència per a un LED sense buscar el programari adequat.

Per a una demostració visual de l'algorisme, haureu de considerar la possibilitat de connectar una resistència de protecció al circuit d'alimentació (5 V) d'un LED específic (Epistar 1W HP).

Especificacions tècniques:

• potència de dissipació, W - 1;
• actual, mA - 350;
• tensió directa (típica / màx.), V - 2,35 / 2,6.

Per limitar el corrent de LED, tenint en compte les recomanacions del fabricant, és adequada una resistència amb resistència elèctrica R = (5-2,35) / 0,35 = 7,57 Ohm. Segons l'estàndard E24, els valors més propers són 7,5 i 8,2 ohms. Si utilitzeu les regles estàndard, haureu de triar un valor més gran, que difereix del calculat en gairebé un 8,5%. Es crearà un marge d’error addicional amb una tolerància del 5% per als productes econòmics de producció massiva. Amb aquesta desviació, és difícil obtenir característiques acceptables del circuit en termes de funcions de protecció i consum d'energia.

La primera manera de resoldre el problema és seleccionar diverses resistències inferiors. A continuació, s'utilitza una opció de connexió en sèrie, paral·lela o combinada per obtenir la resistència equivalent requerida de la secció del circuit. El segon mètode és afegir un tallador.

Càlcul de la dissipació de potència

En qualsevol de les opcions, a l’hora d’escollir la resistència elèctrica del circuit, s’hauria de configurar un corrent lleugerament inferior per tal d’allargar la vida del LED. Per evitar danys per calor, el producte s’utilitza dins de l’interval de temperatura recomanat. Per a Epistar 1W HP - de -40 ° C a + 80 ° C. Si cal, utilitzeu la instal·lació en un radiador especialitzat en estrella. Aquesta addició augmenta l’àrea efectiva de dissipació de calor.

Per a una selecció precisa, s’estima la dissipació de potència de la resistència: P = I2 * R = (0,35) 2 * 7,57 = 0,1225 * 7,57 ≈0,93 W. La reserva d’aquest paràmetre es realitza com a mínim entre el 20-25%. La qualificació de 1 W no és suficient, de manera que es tria la següent qualificació de la fila estàndard: 2W.

L'eficiència del circuit muntat es comprova mitjançant la relació Uc / Ui = 2,35 / 5 = 0,47 (47%). El resultat final mostra que més de la meitat de l'electricitat en aquest cas es malgasta. De fet, l’indicador és encara pitjor, ja que el LED no consumeix tota la potència de consum per a la radiació a la part visible de l’espectre. Una part significativa són les ones electromagnètiques del rang IR.

Connexió paral·lela

En qualsevol punt del circuit en sèrie, el corrent és el mateix. Això simplifica el càlcul, prevé emergències. Quan falla un element, tots els LED estan apagats. Per tant, s’exclouen els danys per augment de tensió Els motius assenyalats expliquen la popularitat d’aquest mètode en la creació de llums de tires i altres dissenys.

L’ús d’una connexió paral·lela proporciona certs avantatges. En aquesta versió, el producte manté una funcionalitat parcial si es danya un circuit. Aquesta solució garanteix la mateixa tensió en els punts de connexió a la font d'alimentació de cada branca.

La connexió en paral·lel és adequada per organitzar esquemes de control independents. Els principis de les garlandes d’any nou es basen en aquesta tecnologia. Les branques separades es connecten a la font d'alimentació d'acord amb l'algoritme especificat pel programa.

No podeu utilitzar una resistència per a diversos díodes paral·lels. La selecció acurada de la resistència es deu a la necessitat d’una regulació precisa del corrent. En algunes situacions, els errors de 0,1-0,5 A provoquen avaries, una reducció radical del recurs.

Les característiques tècniques reals dels LED difereixen significativament fins i tot en la mateixa tramesa. Per aquest motiu, cada circuit està protegit amb una resistència independent.

Característiques d'ICE barat

El baix cost per si sol no és una prova de mala qualitat. Ampliar la producció i millorar els processos tecnològics redueix els costos.No obstant això, en el segment de mercat corresponent, hi ha productes de fabricants que en realitat no es corresponen amb les característiques declarades.

Per determinar possibles problemes, presteu atenció als paràmetres següents:

• en els models econòmics, les parts principals de l'estructura són d'alumini;
• les contraparts de coure són més pesades, eliminen la calor de manera més eficient i són resistents a les tensions mecàniques;
• en un producte de qualitat, la mida del cristall correspon a l’estàndard (0,762 x 0,762 mm o un altre);
• els desavantatges són evidenciats indirectament per la distorsió de les proporcions de l'àrea de treball (rectangle en lloc de quadrat);
• per augmentar la fiabilitat, els fabricants responsables augmenten el nombre de conductors, mitjançant fils de metalls nobles.

Els LED d’alta qualitat creen un flux lluminós de 150 a 220 lúmens per 1 W de consum. Falsificacions: no més de 50-70 lúmens. En cas de dubte, els components de protecció s’han de seleccionar amb especial cura.