Comment choisir une résistance de limitation de courant pour une LED

Les sources lumineuses à LED modernes sont bien adaptées pour un fonctionnement à long terme dans des conditions difficiles. Cependant, pour la protection de courant, une résistance électrique de limitation est utilisée. Un calcul précis de la résistance de la LED aidera à sélectionner les composants fonctionnels du circuit sans erreur.

Application d'une résistance de limitation de courant pour une LED

Les LED sont utilisées pour la décoration décorative, pour assurer une bonne visibilité dans un couloir sombre et pour résoudre d'autres problèmes pratiques. Elles sont bien plus économiques que les ampoules à incandescence classiques. La haute résistance empêche la contamination de l'environnement par des composés chimiques nocifs, ce qui est possible après avoir endommagé l'ampoule de la source lumineuse à décharge de gaz.

Compte tenu de la conductivité unilatérale de la jonction semi-conductrice, il est clair que la LED doit être connectée à une batterie de stockage, une autre source d'alimentation continue. La tension d'un réseau domestique standard est redressée, réduite à un niveau nominal. La résistance sert à limiter le courant.

Caractéristiques du travail et des calculs

Malgré les avantages importants, les utilisateurs attentifs recommandent de prêter attention aux inconvénients importants des appareils à LED :

• les technologies des semi-conducteurs déterminent les caractéristiques courant-tension (VAC) non linéaires ;
• une augmentation de la tension au-dessus d'un certain seuil s'accompagne d'une dégradation de la jonction p-n ;
• à un certain niveau (avec connexion directe ou inversée), une forte augmentation de l'intensité du courant endommage le produit.

La faible résistance intrinsèque dans le mode de fonctionnement est particulièrement importante. Une modification relativement faible des paramètres de base de l'alimentation peut endommager la jonction semi-conductrice. Pour cette raison, une résistance de limitation de courant est ajoutée au circuit.

Un élément passif supplémentaire augmente la consommation d'énergie. Pour cette raison, il est recommandé d'utiliser de telles solutions en combinaison avec des LED de faible puissance ou de créer des appareils avec des cycles de service réduits.

Calcul mathématique

Dans le circuit le plus simple, une résistance de limitation de courant (R) et une LED sont connectées en série à une source de courant constant (I) avec une certaine tension (Ui) aux bornes de sortie. Vous pouvez calculer la résistance électrique en utilisant la formule bien connue de la loi d'Ohm (I = U / R).

Le deuxième postulat de Kirchhoff est également utile. Dans cet exemple, il définit l'égalité suivante : Ui = Ur + Ucoù Ur (Uc) - tension aux bornes de la résistance (LED), respectivement. En transformant simplement ces expressions, vous pouvez obtenir les dépendances de base :

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

Ici RC désigne la résistance différentielle d'un dispositif semi-conducteur, qui change de manière non linéaire en fonction de la tension et du courant. Sur la partie inverse de la caractéristique courant-tension, la zone de blocage peut être distinguée. Augmentation substancielle RC dans cette zone empêche le mouvement des électrons (Iobr = 0). Cependant, avec une augmentation ultérieure de la tension à un certain niveau (Urev-m), une panne de la jonction p-n se produit.

Étant donné que le pilote fournit une alimentation CC, vous devez étudier attentivement la connexion "directe" correspondante. Caractéristiques de la caractéristique I - V :

• sur la première section à Vous la résistance diminue progressivement et le courant augmente en conséquence ;
• de Vous avant que Euh - zone de travail (rayonnement dans le domaine de la lumière);
• en outre - une forte diminution de la résistance provoque une augmentation exponentielle de l'intensité du courant avec la défaillance ultérieure du produit.

Les LED sont calculées en fonction de la tension de fonctionnement. Uc... Les fabricants indiquent ce paramètre dans la documentation d'accompagnement. Pour calculer la résistance électrique d'une résistance de limitation de courant appropriée, utilisez la formule : R = (Ui - Uc) / I.

Calcul graphique

Si vous passez le CVC, vous pouvez appliquer une technique graphique. Les informations graphiques et numériques initiales sont extraites du passeport, ou sur le site officiel du fabricant. Algorithme d'actions (exemple) :

• selon les données initiales, le courant nominal de la LED (In) est de 25 mA ;
• une ligne pointillée est tracée du point correspondant (1) sur l'axe vertical des ordonnées jusqu'à l'intersection avec la courbe caractéristique I – V (2) ;
• noter la tension de l'alimentation (Ui = 5,5 V) sur l'axe des abscisses (3) ;
• tracer une ligne passant par les points (2) et (3) ;
• l'intersection avec l'axe y indiquera le courant maximum admissible (Im = 60 mA).

De plus, selon la formule classique, il n'est pas difficile de calculer quelle résistance est nécessaire pour la LED dans ce cas : R = Ui / Im = 5,5 / 0,06 91,7... Dans la ligne série, vous devez sélectionner la dénomination la plus proche avec une petite marge - 100 Ohm. Cette solution réduira légèrement l'efficacité. Mais en mode doux, les composants fonctionnels chaufferont moins. La charge sur la jonction semi-conductrice sera réduite en conséquence. Attendez-vous à augmenter la durée de vie de la source lumineuse.

Pour sélectionner la bonne résistance, vous devez connaître la puissance (P). Valeurs standard (W): 0,125; 0,25 ; 0,5 ; une; 2 ; 5. Les calculs peuvent être effectués pour tous les paramètres connus à l'aide des formules : P = Im2 * R = Ur2 / R... Si nous prenons les données initiales de l'exemple considéré : P = 0,06 * 0,06 * 100 = 0,36 W. Compte tenu de la gamme de modèle typique, il est nécessaire de choisir une résistance de 100 Ohm avec une puissance de dissipation de 0,5 W.

Les tolérances pour la précision de la résistance électrique des résistances sont de 0,001 à 30 % de la valeur nominale. Dans le marquage selon les normes internationales, les classes correspondantes sont désignées en lettres latines (D - 0,5 % ; G - 2 % ; J - 5 %).

Connexion d'une LED via une résistance

Compte tenu des données présentées, plusieurs conclusions intermédiaires importantes peuvent être tirées :

• les circuits de protection résistifs sont utilisés à faible puissance;
• ils ne remplissent pas de fonctions de stabilisation ;
• l'élément passif n'est pas capable d'amortir les surtensions impulsionnelles.

Des mesures de performance acceptables peuvent être obtenues en créant :

• capteurs;
• indicateurs;
• dispositifs de signalisation.

Pour un petit éclairage d'aquarium local, cette solution convient. Cependant, il est peu probable qu'une consommation prolongée de grandes quantités d'énergie soit acceptable. Le manque de stabilisation se manifeste par un changement notable de luminosité avec l'augmentation / la diminution de la tension.

Les experts recommandent d'utiliser des alimentations avec une stabilisation de courant fiable avec une consommation totale de plus de 1,5 à 2 W. Ces dispositifs (gradateurs) sont utilisés pour connecter des groupes de dispositifs d'éclairage et des dispositifs à semi-conducteurs haute puissance.

Calcul de résistance pour LED

Vous pouvez effectuer les calculs nécessaires en ligne à l'aide d'une calculatrice spécialisée. L'utilisation complète de ces programmes est offerte gratuitement.

Cependant, l'accès à Internet n'est pas toujours disponible.Après avoir étudié une technique assez simple, n'importe qui peut rapidement sélectionner une résistance pour une LED sans chercher le logiciel approprié.

Pour une démonstration visuelle de l'algorithme, il faut penser à connecter une résistance de protection au circuit d'alimentation (5 V) d'une LED spécifique (Epistar 1W HP).

Spécifications techniques:

• puissance de dissipation, W - 1;
• courant, mA - 350;
• tension directe (typique / max.), V - 2,35 / 2,6.

Pour limiter le courant LED, compte tenu des préconisations du constructeur, une résistance avec une résistance électrique R = (5-2,35) / 0,35 = 7,57 Ohm convient. Selon la norme E24, les valeurs les plus proches sont 7,5 et 8,2 ohms. Si vous utilisez les règles standard, vous devrez choisir une valeur plus grande, qui diffère de celle calculée de près de 8,5%. Une marge d'erreur supplémentaire sera créée par une tolérance de 5 % pour les produits bon marché fabriqués en série. Avec un tel écart, il est difficile d'obtenir des caractéristiques de circuit acceptables en termes de fonctions de protection et de consommation électrique.

La première façon de résoudre le problème est de sélectionner plusieurs résistances inférieures. Ensuite, une option de connexion en série, en parallèle ou combinée est utilisée pour obtenir la résistance équivalente requise de la section de circuit. La deuxième méthode consiste à ajouter une tondeuse.

Calcul de puissance dissipée

Dans toutes les options, lors du choix de la résistance électrique du circuit, un courant légèrement inférieur doit être réglé afin de prolonger la durée de vie de la LED. Pour éviter les dommages causés par la chaleur, le produit est utilisé dans la plage de température recommandée. Pour Epistar 1W HP - de -40°C à +80°C. Si nécessaire, utilisez l'installation sur un radiateur "étoile" spécialisé. Cet ajout augmente la surface de dissipation thermique efficace.

Pour une sélection précise, la dissipation de puissance de la résistance est estimée : P = I2 * R = (0,35) 2 * 7,57 = 0,1225 * 7,57 0,93 W. La réserve pour ce paramètre est d'au moins 20-25%. La puissance nominale de 1 W n'est pas suffisante, c'est pourquoi la puissance nominale suivante de la rangée standard est choisie - 2W.

L'efficacité du circuit assemblé est vérifiée par le rapport Uc / Ui = 2,35 / 5 = 0,47 (47%). Le résultat final montre que plus de la moitié de l'électricité dans ce cas est gaspillée. En fait, l'indicateur est encore pire, car toute la puissance de consommation n'est pas consommée par la LED pour le rayonnement dans la partie visible du spectre. Une partie importante est constituée d'ondes électromagnétiques dans la gamme IR.

Connexion parallèle

En tout point du circuit série, le courant est le même. Cela simplifie le calcul et évite les urgences. Lorsqu'un élément tombe en panne, toutes les LED sont éteintes. Par conséquent, les dommages dus à l'augmentation de la tension sont exclus. Les raisons évoquées expliquent la popularité de cette méthode dans la création de lampes à bande et d'autres conceptions.

L'utilisation d'une connexion parallèle offre certains avantages. Dans cette version, le produit conserve une fonctionnalité partielle si un circuit est endommagé. Cette solution assure la même tension aux points de raccordement à la source d'alimentation de chaque branche.

La connexion parallèle convient à l'organisation de schémas de contrôle indépendants. Les principes des guirlandes du Nouvel An sont basés sur cette technologie. Des branches séparées sont connectées à la source d'alimentation selon l'algorithme spécifié par le programme.

Vous ne pouvez pas utiliser une résistance pour plusieurs diodes parallèles. Une sélection minutieuse de la résistance est due à la nécessité d'une régulation précise du courant. Dans certaines situations, des erreurs de 0,1 à 0,5 A provoquent des pannes, une réduction radicale de la ressource.

Les caractéristiques techniques réelles des LED diffèrent considérablement même dans le même envoi. Pour cette raison, chaque circuit est protégé par une résistance distincte.

Caractéristiques de l'ICE pas cher

Un faible coût à lui seul n'est pas une preuve de mauvaise qualité. L'augmentation de la production et l'amélioration des processus technologiques réduisent les coûts.Cependant, dans le segment de marché correspondant, il existe des produits de fabricants qui ne correspondent pas réellement aux caractéristiques déclarées.

Pour déterminer les problèmes possibles, faites attention aux paramètres suivants :

• dans les modèles bon marché, les parties principales de la structure sont en aluminium;
• les analogues du cuivre sont plus lourds, évacuent la chaleur plus efficacement et résistent aux contraintes mécaniques ;
• dans un produit de qualité, la taille du cristal correspond à la norme (0,762 x 0,762 mm ou autre) ;
• les inconvénients sont indirectement mis en évidence par la distorsion des proportions de la zone de travail (rectangle au lieu de carré) ;
• pour augmenter la fiabilité, les fabricants responsables multiplient les conducteurs en utilisant des fils en métaux nobles.

Les LED de haute qualité créent un flux lumineux de 150-220 lumens pour 1 W de consommation. Contrefaçons - pas plus de 50-70 lumens. En cas de doute, les composants de protection doivent être sélectionnés avec un soin particulier.