Sådan vælges en strømbegrænsende modstand til en LED

Moderne LED-lyskilder er velegnede til langvarig drift under vanskelige forhold. Til strømbeskyttelse anvendes dog en begrænsende elektrisk modstand. Nøjagtig beregning af modstanden til LED'en hjælper med at vælge de funktionelle komponenter i kredsløbet uden fejl.

Anvendelse af en strømbegrænsende modstand til en LED

LED'er bruges til dekorativ dekoration, hvilket giver god synlighed i en mørk korridor og løser andre praktiske problemer. De er meget mere økonomiske end klassiske glødepærer. Høj styrke forhindrer forurening af miljøet med skadelige kemiske forbindelser, hvilket er muligt efter beskadigelse af pæren fra gasudladningslyskilden.

Under hensyntagen til den ensidige ledningsevne af halvlederkrydsningen er behovet for at forbinde LED'en til et lagerbatteri, en anden jævnstrømskilde, forståelig. Spændingen i et almindeligt husstandsnetværk er rettet, reduceret til et nominelt niveau. Modstanden begrænser strømmen.

Funktioner af arbejde og beregninger

På trods af de betydelige fordele anbefaler opmærksomme brugere at være opmærksomme på de væsentlige ulemper ved LED-enheder:

• halvlederteknologier bestemmer ikke-lineære strømspændingsegenskaber (VAC);
• en stigning i spænding over en bestemt tærskel ledsages af nedbrydning af pn-krydset;
• på et bestemt niveau (med direkte eller omvendt omskiftning) beskadiger en kraftig stigning i strømstyrken produktet.

Af særlig betydning er den lave indre modstand i driftstilstand. En relativt lille ændring i strømforsyningens grundlæggende parametre kan beskadige halvlederkrydsningen. Af denne grund føjes en strømbegrænsende modstand til kredsløbet.

Et ekstra passivt element øger energiforbruget. Af denne grund anbefales det at bruge sådanne løsninger i kombination med lysdioder med lav effekt eller at oprette enheder med små driftscyklusser.

Matematisk beregning

I det enkleste kredsløb er en strømbegrænsende modstand (R) og en LED forbundet i serie til en konstant strømkilde (I) med en bestemt spænding (Ui) ved udgangsterminalerne. Du kan beregne den elektriske modstand ved hjælp af den velkendte formel i Ohms lov (I = U / R).

Kirchhoffs andet postulat er også nyttigt. I dette eksempel definerer det følgende ligestilling: Ui = Ur + Uchvor Ur (Uc) - henholdsvis spænding over modstanden (LED). Ved blot at transformere disse udtryk kan du få de grundlæggende afhængigheder:

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

Her Rc betegner differensmodstanden for en halvlederanordning, der ændres ikke-lineært afhængigt af spænding og strøm. På den modsatte del af strømspændingskarakteristikken kan blokeringsområdet skelnes. Betydelig stigning Rc i dette område forhindrer bevægelse af elektroner (Iobr = 0). Men med en efterfølgende stigning i spænding på et bestemt niveau (Urev-m), opstår der en sammenbrud af p-n-krydset.

Da driveren leverer jævnstrøm, skal du omhyggeligt undersøge den tilsvarende "direkte" forbindelse. Egenskaber ved I - V karakteristikken:

• på det første afsnit til Uн modstand falder glat, og strøm stiger tilsvarende;
• fra Uн Før Um - arbejdsområde (stråling i lysområdet)
• yderligere - et kraftigt fald i modstand fremkalder en eksponentiel stigning i strømstyrken med den efterfølgende svigt af produktet.

Lysdioder beregnes ud fra driftsspændingen. Uc... Producenter angiver denne parameter i den medfølgende dokumentation. Brug formlen til at beregne den elektriske modstand af en passende strømbegrænsende modstand: R = (Ui - Uc) / I.

Grafisk beregning

Hvis du tager CVC'en, kan du anvende en grafisk teknik. Den indledende grafiske og digitale information er taget fra pas eller på producentens officielle hjemmeside. Handlingsalgoritme (eksempel):

• ifølge de oprindelige data er den nominelle LED-strøm (In) 25 mA;
• en stiplet linje er trukket fra det tilsvarende punkt (1) på ordinaternes lodrette akse til skæringspunktet med I - V karakteristikkurven (2);
• bemærk spændingen i strømforsyningen (Ui = 5,5 V) på abscisseaksen (3);
• træk en linje gennem punkterne (2) og (3);
• krydset med y-aksen viser den maksimalt tilladte strøm (Im = 60 mA).

I henhold til den klassiske formel er det desuden ikke vanskeligt at beregne, hvilken modstand der er brug for LED i dette tilfælde: R = Ui / Im = 5,5 / 0,06 ≈ 91,7... I den serielle linje skal du vælge den nærmeste betegnelse med en lille margen - 100 Ohm. Denne løsning reducerer effektiviteten en smule. Men i en mild tilstand opvarmes funktionelle komponenter mindre. Belastningen på halvlederkrydsningen reduceres tilsvarende. Forvent at forlænge lyskildens levetid.

For at vælge den korrekte modstand skal du kende effekten (P). Standardværdier (W): 0,125; 0,25; 0,5; en; 2; 5. Beregninger kan foretages for alle kendte parametre ved hjælp af formlerne: P = Im2 * R = Ur2 / R.... Hvis vi tager de oprindelige data fra eksemplet under overvejelse: P = 0,06 * 0,06 * 100 = 0,36 W. Under hensyntagen til det typiske modelområde er det nødvendigt at vælge en 100 Ohm modstand med en spredningseffekt på 0,5 W.

Tolerancerne for nøjagtigheden af ​​modstandenes elektriske modstand er 0,001 til 30% af det nominelle. I mærkningen i henhold til internationale standarder er de tilsvarende klasser betegnet med latinske bogstaver (D - 0,5%; G - 2%; J - 5%).

Tilslutning af en LED gennem en modstand

Under hensyntagen til de præsenterede data kan der drages flere vigtige mellemliggende konklusioner:

• resistive beskyttelseskredsløb anvendes ved lav effekt;
• de udfører ikke stabiliseringsfunktioner
• det passive element er ikke i stand til at dæmpe impulsspændingsstød.

Acceptable præstationsindikatorer kan opnås ved at oprette:

• sensorer;
• indikatorer;
• signalanordninger.

Til en lille lokal akvariebelysning er denne løsning velegnet. Det er dog usandsynligt, at langvarigt forbrug af store mængder energi er acceptabelt. Manglen på stabilisering manifesteres af en mærkbar ændring i lysstyrke med stigende / faldende spænding.

Eksperter anbefaler at bruge strømforsyninger med pålidelig strømstabilisering med et samlet forbrug på mere end 1,5-2 W. Disse enheder (lysdæmpere) bruges til at forbinde grupper af belysningsenheder og halvledere med høj effekt.

Modstandsberegning for LED

Du kan foretage de nødvendige beregninger online ved hjælp af en specialregnemaskine. Fuld brug af sådanne programmer tilbydes gratis.

Internetadgang er dog ikke altid tilgængelig.Efter at have studeret en forholdsvis enkel teknik kan enhver hurtigt vælge en modstand til en LED uden at kigge efter den relevante software.

For en visuel demonstration af algoritmen skal du overveje at tilslutte en beskyttende modstand til strømforsyningskredsløbet (5 V) på en bestemt LED (Epistar 1W HP).

Tekniske specifikationer:

• spredningskraft, W - 1;
• strøm, mA - 350;
• fremadspænding (typisk / maks.), V - 2,35 / 2,6.

For at begrænse LED-strømmen under hensyntagen til producentens anbefalinger er en modstand med en elektrisk modstand R = (5-2,35) / 0,35 = 7,57 Ohm egnet. I henhold til E24-standarden er de nærmeste værdier 7,5 og 8,2 ohm. Hvis du bruger standardreglerne, skal du vælge en større værdi, der adskiller sig fra den beregnede med næsten 8,5%. En yderligere fejl oprettes med en 5% tolerance for masseproducerede billige produkter. Med en sådan afvigelse er det vanskeligt at opnå acceptable kredsløbskarakteristika med hensyn til beskyttelsesfunktioner og strømforbrug.

Den første måde at løse problemet på er at vælge flere lavere modstande. Dernæst bruges en serie, parallel eller kombineret forbindelsesmulighed til at opnå den krævede ækvivalente modstand af kredsløbssektionen. Den anden metode er at tilføje en trimmer.

Beregning af effektafledning

I en af ​​valgmulighederne skal der, når du vælger kredsløbets elektriske modstand, indstilles en lidt lavere strøm for at forlænge LED'ens levetid. For at forhindre varmeskader bruges produktet inden for det anbefalede temperaturområde. Til Epistar 1W HP - fra -40 ° C til + 80 ° C. Brug om nødvendigt installationen på en specialiseret "stjerne" radiator. Denne tilføjelse øger det effektive varmeafledningsområde.

For nøjagtigt valg estimeres modstandens effekttab: P = I2 * R = (0,35) 2 * 7,57 = 0,1225 * 7,57 ≈0,93 W. Reserven til denne parameter foretages mindst 20-25%. 1 W-klassificeringen er ikke nok, så den næste rating i standardrækken vælges - 2W.

Effektiviteten af ​​det samlede kredsløb kontrolleres af forholdet Uc / Ui = 2,35 / 5 = 0,47 (47%). Det endelige resultat viser, at mere end halvdelen af ​​elen i dette tilfælde er spildt. Faktisk er indikatoren endnu værre, da ikke al forbrugseffekt forbruges af lysdioden til stråling i den synlige del af spektret. En væsentlig del er elektromagnetiske bølger i IR-området.

Parallel forbindelse

På ethvert tidspunkt i seriekredsløbet er strømmen den samme. Dette forenkler beregningen, forhindrer nødsituationer. Når et element fejler, slukkes alle lysdioder. Derfor er skader på grund af spændingsforøgelse ekskluderet. De bemærkede årsager forklarer populariteten af ​​denne metode i skabelsen af ​​striplamper og andre designs.

Brugen af ​​en parallel forbindelse giver visse fordele. I denne version bevarer produktet delvis funktionalitet, hvis et kredsløb er beskadiget. Denne løsning sikrer den samme spænding ved forbindelsespunkterne til hver gren.

Parallel forbindelse er velegnet til organisering af uafhængige kontrolordninger. Principperne for nytårs kranser er baseret på denne teknologi. Separate grene er forbundet til strømkilden i henhold til algoritmen, der er specificeret af programmet.

Du kan ikke bruge en modstand til flere parallelle dioder. Omhyggeligt valg af modstand skyldes behovet for nøjagtig strømregulering. I nogle situationer forårsager fejl på 0,1-0,5 A sammenbrud, en radikal reduktion i ressourcen.

De faktiske tekniske egenskaber ved lysdioder adskiller sig markant, selv i samme forsendelse. Af denne grund er hvert kredsløb beskyttet med en separat modstand.

Funktioner af billig ICE

Lav pris alene er ikke bevis for dårlig kvalitet. Opskalering af produktionen og forbedring af teknologiske processer reducerer omkostningerne.Imidlertid er der i det tilsvarende markedssegment produkter fra producenter, der faktisk ikke svarer til de deklarerede egenskaber.

For at bestemme mulige problemer skal du være opmærksom på følgende parametre:

• i billige modeller er strukturens hoveddele lavet af aluminium;
• kobberanaloger er tungere, fjerner varmen mere effektivt og er modstandsdygtige over for mekanisk belastning;
• i et kvalitetsprodukt svarer krystalstørrelsen til standarden (0,762 x 0,762 mm eller andet);
• manglerne fremgår indirekte af forvrængningen af ​​arbejdsområdets proportioner (rektangel i stedet for kvadrat);
• for at øge pålideligheden øger ansvarlige producenter antallet af ledere ved hjælp af tråde lavet af ædle metaller.

LED'er af høj kvalitet skaber en lysstrøm på 150-220 lumen pr. 1 W forbrug. Forfalskninger - ikke mere end 50-70 lumen. I tvivlstilfælde skal beskyttelseskomponenterne vælges med særlig omhu.