Jak zvolit rezistor omezující proud pro LED

Moderní LED světelné zdroje jsou vhodné pro dlouhodobý provoz v obtížných podmínkách. Pro ochranu proudu se však používá omezující elektrický odpor. Přesný výpočet odporu pro LED pomůže vybrat funkční komponenty obvodu bez chyb.

Použití rezistoru omezujícího proud pro LED

LED diody se používají k dekorativní dekoraci, k zajištění dobré viditelnosti v zatemněné chodbě a k řešení dalších praktických problémů. Jsou mnohem ekonomičtější než klasické žárovky. Vysoká pevnost zabraňuje kontaminaci prostředí škodlivými chemickými sloučeninami, což je možné po poškození baňky zdroje světla s plynovým výbojem.

S ohledem na jednostrannou vodivost polovodičového spoje je potřeba připojit LED k akumulátoru, jinému zdroji stejnosměrného proudu, jasná. Napětí standardní domácí sítě je opraveno a sníženo na nominální úroveň. Rezistor se používá k omezení proudu.

Vlastnosti práce a výpočty

Navzdory významným výhodám doporučují pozorní uživatelé věnovat pozornost významným nevýhodám zařízení LED:

• polovodičové technologie určují nelineární charakteristiky proudového napětí (VAC);
• zvýšení napětí nad určitou prahovou hodnotu je doprovázeno degradací p-n křižovatky;
• na určité úrovni (s přímým nebo zpětným připojením) prudké zvýšení síly proudu poškozuje produkt.

Zvláštní význam má nízký vnitřní odpor v provozním režimu. Poměrně malá změna základních parametrů napájecího zdroje může poškodit polovodičové spojení. Z tohoto důvodu je do obvodu přidán odpor omezující proud.

Další pasivní prvek zvyšuje spotřebu energie. Z tohoto důvodu se doporučuje použít taková řešení v kombinaci s LED s nízkým výkonem nebo vytvořit zařízení s malými pracovními cykly.

Matematický výpočet

V nejjednodušším obvodu jsou odpor omezující proud (R) a LED zapojeny do série ke zdroji konstantního proudu (I) s určitým napětím (Ui) na výstupních svorkách. Elektrický odpor můžete vypočítat pomocí známého vzorce Ohmova zákona (I = U / R).

Užitečný je také druhý Kirchhoffův postulát. V tomto příkladu definuje následující rovnost: Ui = Ur + Uckde Ur (Uc) - napětí na rezistoru (LED). Jednoduchou transformací těchto výrazů můžete získat základní závislosti:

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

Tady Rc označuje diferenciální odpor polovodičového zařízení, který se mění nelineárně v závislosti na napětí a proudu. Na zadní straně charakteristiky proudového napětí lze rozlišit blokovací oblast. Významné zvýšení Rc v této oblasti brání pohybu elektronů (Iobr = 0). S následným zvýšením napětí na určité úrovni (Urev-m) však dojde k rozpadu p-n spojení.

Protože ovladač poskytuje stejnosměrné napájení, musíte pečlivě prostudovat odpovídající „přímé“ připojení. Vlastnosti charakteristiky I - V:

• v první části do Uн odpor plynule klesá a podle toho se zvyšuje proud;
• z U před Hm - pracovní oblast (záření ve světelném rozsahu);
• dále - prudký pokles odporu vyvolává exponenciální nárůst síly proudu s následným selháním produktu.

LED diody se počítají na základě provozního napětí. Vidíš... Výrobci tento parametr označují v doprovodné dokumentaci. Pro výpočet elektrického odporu vhodného odporu omezujícího proud použijte vzorec: R = (Ui - Uc) / I..

Grafický výpočet

Pokud použijete CVC, můžete použít grafickou techniku. Počáteční grafické a digitální informace jsou převzaty z pasu nebo na oficiálních webových stránkách výrobce. Algoritmus akcí (příklad):

• podle počátečních údajů je jmenovitý proud LED (In) 25 mA;
• tečkovaná čára je nakreslena z odpovídajícího bodu (1) na svislé ose souřadnic k průsečíku s charakteristickou křivkou I - V (2);
• zaznamenejte napětí napájecího zdroje (Ui = 5,5 V) na ose úsečky (3);
• nakreslete čáru skrz body (2) a (3);
• průsečík s osou y zobrazí maximální povolený proud (Im = 60 mA).

Dále podle klasického vzorce není v tomto případě obtížné vypočítat, který rezistor je pro LED potřebný: R = Ui / Im = 5,5 / 0,06 ≈ 91,7... Na sériové lince musíte vybrat nejbližší označení s malou rezervou - 100 Ohm. Toto řešení mírně sníží účinnost. Ale v šetrném režimu se funkční součásti budou méně zahřívat. Zátěž na polovodičovém spoji se odpovídajícím způsobem sníží. Očekávejte prodloužení životnosti světelného zdroje.

Abyste vybrali správný rezistor, potřebujete znát výkon (P). Standardní hodnoty (W): 0,125; 0,25; 0,5; jeden; 2; 5. Výpočty lze provést pro všechny známé parametry pomocí vzorců: P = Im2 * R = Ur2 / R... Vezmeme-li počáteční data uvažovaného příkladu: P = 0,06 * 0,06 * 100 = 0,36 W. S ohledem na typickou modelovou řadu je nutné zvolit odpor 100 Ohm se ztrátovým výkonem 0,5 W.

Tolerance přesnosti elektrického odporu rezistorů jsou 0,001 až 30% jmenovité hodnoty. V označení podle mezinárodních standardů jsou odpovídající třídy označeny latinskými písmeny (D - 0,5%; G - 2%; J - 5%).

Připojení LED přes odpor

S přihlédnutím k předloženým údajům lze vyvodit několik důležitých přechodných závěrů:

• odporové ochranné obvody se používají při nízkém výkonu;
• nevykonávají stabilizační funkce;
• pasivní prvek není schopen tlumit rázové impulzy.

Přijatelné ukazatele výkonu lze získat vytvořením:

• senzory;
• ukazatele;
• signalizační zařízení.

Pro malé místní akvarijní osvětlení je toto řešení vhodné. Je však nepravděpodobné, že by byla přijatelná dlouhodobá spotřeba velkého množství energie. Nedostatek stabilizace se projevuje znatelnou změnou jasu s rostoucím / klesajícím napětím.

Odborníci doporučují používat napájecí zdroje se spolehlivou stabilizací proudu s celkovou spotřebou více než 1,5-2 W. Tato zařízení (stmívače) se používají k připojení skupin osvětlovacích zařízení a vysoce výkonných polovodičových zařízení.

Výpočet odporu pro LED

Potřebné výpočty můžete provést online pomocí specializované kalkulačky. Plné využití těchto programů je nabízeno zdarma.

Přístup na internet však není vždy k dispozici.Po prostudování poměrně jednoduché techniky může kdokoli rychle vybrat rezistor pro LED, aniž by hledal vhodný software.

Pro vizuální demonstraci algoritmu je třeba zvážit připojení ochranného rezistoru k napájecímu obvodu (5 V) konkrétní LED (Epistar 1W HP).

Technické specifikace:

• ztrátový výkon, W - 1;
• proud, mA - 350;
• dopředné napětí (typické / max.), V - 2,35 / 2,6.

Pro omezení proudu LED je s ohledem na doporučení výrobce vhodný odpor s elektrickým odporem R = (5-2,35) / 0,35 = 7,57 Ohm. Podle standardu E24 jsou nejbližší hodnoty 7,5 a 8,2 ohmů. Pokud použijete standardní pravidla, budete muset zvolit větší hodnotu, která se liší od vypočtené o téměř 8,5%. Další chyba bude způsobena 5% tolerancí pro sériově vyráběné levné výrobky. S takovou odchylkou je obtížné získat přijatelné charakteristiky obvodu z hlediska ochranných funkcí a spotřeby energie.

Prvním způsobem, jak vyřešit problém, je vybrat několik dolních rezistorů. Dále se používá možnost sériového, paralelního nebo kombinovaného připojení k získání požadovaného ekvivalentního odporu části obvodu. Druhou metodou je přidání ořezávače.

Výpočet ztrátového výkonu

U jakékoli z možností by měl být při volbě elektrického odporu obvodu nastaven o něco nižší proud, aby se prodloužila životnost LED. Aby se zabránilo tepelnému poškození, produkt se používá v doporučeném teplotním rozsahu. Pro Epistar 1W HP - od -40 ° C do + 80 ° C. V případě potřeby použijte instalaci na specializovaném "hvězdicovém" radiátoru. Toto přidání zvyšuje efektivní plochu pro odvod tepla.

Pro přesný výběr se odhaduje ztrátový výkon rezistoru: P = I2 * R = (0,35) 2 * 7,57 = 0,1225 * 7,57 ≈0,93 W. Rezerva pro tento parametr je vytvořena nejméně 20–25%. Hodnocení 1 W nestačí, takže je vybráno další hodnocení ve standardní řadě - 2 W.

Účinnost sestaveného obvodu se kontroluje poměrem Uc / Ui = 2,35 / 5 = 0,47 (47%). Konečný výsledek ukazuje, že v tomto případě je zbytečná více než polovina elektřiny. Ve skutečnosti je indikátor ještě horší, protože ne veškerá spotřeba energie je spotřebována LED pro záření ve viditelné části spektra. Významnou součástí jsou elektromagnetické vlny v infračerveném rozsahu.

Paralelní připojení

V kterémkoli bodě sériového obvodu je proud stejný. To zjednodušuje výpočet a předchází mimořádným událostem. Když jeden prvek selže, všechny LED diody zhasnou. Proto je vyloučeno poškození v důsledku zvýšení napětí. Uvedené důvody vysvětlují popularitu této metody při vytváření pásových lamp a dalších designů.

Použití paralelního připojení poskytuje určité výhody. V této verzi si produkt zachovává částečnou funkčnost, pokud je poškozen jeden obvod. Toto řešení zajišťuje stejné napětí v místech připojení ke zdroji energie každé větve.

Paralelní připojení je vhodné pro organizaci nezávislých schémat řízení. Na této technologii jsou založeny principy novoročních girland. Oddělené větve jsou připojeny ke zdroji energie podle algoritmu určeného programem.

Jeden odpor nelze použít pro několik paralelních diod. Pečlivý výběr odporu je způsoben potřebou přesné regulace proudu. V některých situacích způsobí chyby 0,1–0,5 A poruchy, radikální snížení zdroje.

Skutečné technické vlastnosti LED se významně liší i u stejné zásilky. Z tohoto důvodu je každý obvod chráněn samostatným odporem.

Vlastnosti levného ICE

Samotné nízké náklady nejsou důkazem špatné kvality. Zvyšování výroby a zlepšování technologických procesů snižuje náklady.V příslušném segmentu trhu však existují výrobky od výrobců, které ve skutečnosti neodpovídají deklarovaným vlastnostem.

Chcete-li zjistit možné problémy, věnujte pozornost následujícím parametrům:

• u levných modelů jsou hlavní části konstrukce vyrobeny z hliníku;
• analogy mědi jsou těžší, účinněji odvádějí teplo a jsou odolné vůči mechanickému namáhání;
• u kvalitního produktu odpovídá velikost krystalu standardu (0,762 x 0,762 mm nebo jiný);
• nedostatky jsou nepřímo doloženy zkreslením proporcí pracovní plochy (obdélník místo čtverce);
• pro zvýšení spolehlivosti odpovědní výrobci zvyšují počet vodičů pomocí závitů z ušlechtilých kovů.

Vysoce kvalitní LED diody vytvářejí světelný tok 150-220 lumenů na 1 W spotřeby. Padělky - ne více než 50-70 lumenů. V případě pochybností je třeba ochranné prvky volit zvlášť opatrně.