Cómo elegir una resistencia limitadora de corriente para un LED

Las fuentes de luz LED modernas son adecuadas para un funcionamiento prolongado en condiciones difíciles. Sin embargo, para protección de corriente, se usa una resistencia eléctrica limitante. El cálculo preciso de la resistencia para el LED ayudará a seleccionar los componentes funcionales del circuito sin errores.

Aplicación de una resistencia limitadora de corriente para un LED

Los LED se utilizan para decoración decorativa, proporcionando buena visibilidad en un pasillo oscuro y resolviendo otros problemas prácticos. Son mucho más económicas que las bombillas incandescentes clásicas. La alta resistencia evita la contaminación del medio ambiente con compuestos químicos nocivos, lo que es posible después de dañar la bombilla de la fuente de luz de descarga de gas.

Teniendo en cuenta la conductividad unilateral de la unión del semiconductor, es comprensible la necesidad de conectar el LED a una batería de almacenamiento, otra fuente de alimentación de CC. El voltaje de una red doméstica estándar se rectifica, se reduce a un nivel nominal. La resistencia limita la corriente.

Características de trabajo y cálculos.

A pesar de las ventajas significativas, los usuarios atentos recomiendan prestar atención a las desventajas significativas de los dispositivos LED:

• las tecnologías de semiconductores determinan las características de corriente-voltaje (VCA) no lineales;
• un aumento de voltaje por encima de cierto umbral va acompañado de la degradación de la unión pn;
• a un cierto nivel (con conmutación directa o inversa), un fuerte aumento de la intensidad de la corriente daña el producto.

De particular importancia es la baja resistencia intrínseca en el modo de funcionamiento. Un cambio relativamente pequeño en los parámetros básicos de la fuente de alimentación puede dañar la unión del semiconductor. Por esta razón, se agrega una resistencia limitadora de corriente al circuito.

Un elemento pasivo adicional aumenta el consumo de energía. Por esta razón, se recomienda utilizar estas soluciones en combinación con LED de baja potencia o crear dispositivos con ciclos de trabajo pequeños.

Cálculo matemático

En el circuito más simple, una resistencia limitadora de corriente (R) y un LED están conectados en serie a una fuente de corriente constante (I) con un cierto voltaje (Ui) en los terminales de salida. Puede calcular la resistencia eléctrica utilizando la conocida fórmula de la ley de Ohm (I = U / R).

El segundo postulado de Kirchhoff también es útil. En este ejemplo, define la siguiente igualdad: Ui = Ur + Ucdónde Ur (Uc) - voltaje a través de la resistencia (LED), respectivamente. Simplemente transformando estas expresiones, puede obtener las dependencias básicas:

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

Aquí Rc denota la resistencia diferencial de un dispositivo semiconductor, que cambia de forma no lineal según el voltaje y la corriente. En la parte inversa de la característica corriente-voltaje, se puede distinguir el área de bloqueo. Aumento significante Rc en esta zona evita el movimiento de electrones (Iobr = 0). Sin embargo, con un aumento posterior de voltaje a un cierto nivel (Urev-m), se produce una ruptura de la unión p-n.

Dado que el controlador proporciona alimentación de CC, debe estudiar detenidamente la conexión "directa" correspondiente. Características de la característica I - V:

• en la primera sección para Uн la resistencia disminuye suavemente y la corriente aumenta en consecuencia;
• de Uн antes de Um - área de trabajo (radiación en el rango de luz);
• Además, una fuerte disminución de la resistencia provoca un aumento exponencial de la intensidad de la corriente con la consiguiente falla del producto.

Los LED se calculan en función de la tensión de funcionamiento. Uc... Los fabricantes indican este parámetro en la documentación adjunta. Para calcular la resistencia eléctrica de una resistencia limitadora de corriente adecuada, utilice la fórmula: R = (Ui - Uc) / I.

Calculo grafico

Si toma el CVC, puede aplicar una técnica gráfica. La información gráfica y digital inicial se toma del pasaporte o en el sitio web oficial del fabricante. Algoritmo de acciones (ejemplo):

• según los datos iniciales, la corriente nominal del LED (In) es de 25 mA;
• se traza una línea de puntos desde el punto correspondiente (1) en el eje vertical de ordenadas hasta la intersección con la curva característica I - V (2);
• anote la tensión de la fuente de alimentación (Ui = 5,5 V) en el eje de abscisas (3);
• trazar una línea a través de los puntos (2) y (3);
• la intersección con el eje y mostrará la corriente máxima permitida (Im = 60 mA).

Además, de acuerdo con la fórmula clásica, no es difícil calcular qué resistencia se necesita para el LED en este caso: R = Ui / Im = 5,5 / 0,06 ≈ 91,7... En la línea de serie, debe seleccionar la denominación más cercana con un pequeño margen: 100 ohmios. Esta solución reducirá ligeramente la eficiencia. Pero en un modo suave, los componentes funcionales se calentarán menos. La carga en la unión de semiconductores se reducirá en consecuencia. Espere aumentar la vida útil de la fuente de luz.

Para seleccionar la resistencia correcta, necesita conocer la potencia (P). Valores estándar (W): 0,125; 0,25; 0,5; uno; 2; 5. Se pueden realizar cálculos para cualquier parámetro conocido utilizando las fórmulas: P = Im2 * R = Ur2 / R... Si tomamos los datos iniciales del ejemplo en consideración: P = 0.06 * 0.06 * 100 = 0.36 W. Teniendo en cuenta el rango de modelo típico, es necesario elegir una resistencia de 100 ohmios con una potencia de disipación de 0,5 W.

Las tolerancias para la precisión de la resistencia eléctrica de las resistencias son del 0,001 al 30% de la nominal. En el marcado de acuerdo con los estándares internacionales, las clases correspondientes se designan en letras latinas (D - 0.5%; G - 2%; J - 5%).

Conectando un LED a través de una resistencia

Teniendo en cuenta los datos presentados, se pueden extraer varias conclusiones intermedias importantes:

• los circuitos de protección resistivos se utilizan a baja potencia;
• no realizan funciones de estabilización;
• el elemento pasivo no es capaz de amortiguar las sobretensiones de impulso.

Se pueden obtener indicadores de desempeño aceptables creando:

• sensores;
• indicadores;
• dispositivos de señalización.

Para la iluminación de un pequeño acuario local, esta solución es adecuada. Sin embargo, es poco probable que sea aceptable el consumo prolongado de grandes cantidades de energía. La falta de estabilización se manifiesta por un cambio notable en el brillo al aumentar / disminuir el voltaje.

Los expertos recomiendan utilizar fuentes de alimentación con estabilización de corriente fiable con un consumo total de más de 1,5-2 W. Estos dispositivos (atenuadores) se utilizan para conectar grupos de dispositivos de iluminación y dispositivos semiconductores de alta potencia.

Cálculo de resistencias para LED

Puede realizar los cálculos necesarios en línea utilizando una calculadora especializada. El uso completo de dichos programas se ofrece de forma gratuita.

Sin embargo, el acceso a Internet no siempre está disponible.Después de estudiar una técnica bastante simple, cualquiera puede seleccionar rápidamente una resistencia para un LED sin buscar el software adecuado.

Para una demostración visual del algoritmo, debe considerar conectar una resistencia protectora al circuito de alimentación (5 V) de un LED específico (Epistar 1W HP).

Especificaciones técnicas:

• potencia de disipación, W - 1;
• corriente, mA - 350;
• voltaje directo (típico / máx.), V - 2.35 / 2.6.

Para limitar la corriente del LED, teniendo en cuenta las recomendaciones del fabricante, es adecuada una resistencia con una resistencia eléctrica R = (5-2,35) / 0,35 = 7,57 Ohm. Según el estándar E24, los valores más cercanos son 7.5 y 8.2 ohmios. Si utiliza las reglas estándar, deberá elegir un valor mayor, que difiere del calculado en casi un 8,5%. Se creará un error adicional por una tolerancia del 5% para productos económicos producidos en masa. Con tal desviación, es difícil obtener características de circuito aceptables en términos de funciones de protección y consumo de energía.

La primera forma de resolver el problema es seleccionar varias resistencias inferiores. A continuación, se utiliza una opción de conexión en serie, en paralelo o combinada para obtener la resistencia equivalente requerida de la sección del circuito. El segundo método es agregar una recortadora.

Cálculo de la disipación de energía

En cualquiera de las opciones, a la hora de elegir la resistencia eléctrica del circuito, se debe configurar una corriente ligeramente menor para alargar la vida del LED. Para evitar daños por calor, el producto se utiliza dentro del rango de temperatura recomendado. Para Epistar 1W HP - de -40 ° C a + 80 ° C. Si es necesario, utilice la instalación en un radiador "estrella" especializado. Esta adición aumenta el área de disipación de calor efectiva.

Para una selección precisa, se estima la disipación de potencia de la resistencia: P = I2 * R = (0.35) 2 * 7.57 = 0.1225 * 7.57 ≈0.93 W. La reserva para este parámetro se realiza al menos en un 20-25%. La clasificación de 1 W no es suficiente, por lo que se elige la siguiente clasificación en la fila estándar: 2W.

La eficiencia del circuito ensamblado se verifica mediante la relación Uc / Ui = 2.35 / 5 = 0.47 (47%). El resultado final muestra que más de la mitad de la electricidad en este caso se desperdicia. De hecho, el indicador es aún peor, ya que no toda la potencia de consumo es consumida por el LED para la radiación en la parte visible del espectro. Una parte importante son las ondas electromagnéticas en el rango de infrarrojos.

Coneccion paralela

En cualquier punto del circuito en serie, la corriente es la misma. Esto simplifica el cálculo, evita emergencias. Cuando falla un elemento, todos los LED se apagan. Por lo tanto, se excluyen los daños debidos al aumento de voltaje. Las razones señaladas explican la popularidad de este método en la creación de lámparas de tira y otros diseños.

El uso de una conexión en paralelo ofrece ciertas ventajas. En esta versión, el producto conserva la funcionalidad parcial si un circuito está dañado. Esta solución asegura la misma tensión en los puntos de conexión a la fuente de alimentación de cada ramal.

La conexión en paralelo es adecuada para organizar esquemas de control independientes. Los principios de las guirnaldas de Año Nuevo se basan en esta tecnología. Las ramas separadas se conectan a la fuente de alimentación de acuerdo con el algoritmo especificado por el programa.

No puede usar una resistencia para varios diodos en paralelo. La selección cuidadosa de la resistencia se debe a la necesidad de una regulación de corriente precisa. En algunas situaciones, errores de 0,1-0,5 A provocan averías, una reducción radical del recurso.

Las características técnicas reales de los LED difieren significativamente incluso en el mismo envío. Por esta razón, cada circuito está protegido con una resistencia separada.

Características de ICE barato

El bajo costo por sí solo no es prueba de mala calidad. Ampliar la producción y mejorar los procesos tecnológicos reduce los costos.Sin embargo, en el segmento de mercado correspondiente, hay productos de fabricantes que en realidad no corresponden a las características declaradas.

Para determinar posibles problemas, preste atención a los siguientes parámetros:

• en modelos económicos, las partes principales de la estructura están hechas de aluminio;
• los análogos de cobre son más pesados, eliminan el calor de manera más eficiente y son resistentes a la tensión mecánica;
• en un producto de calidad, el tamaño del cristal corresponde al estándar (0,762 x 0,762 mm u otro);
• las deficiencias se evidencian indirectamente por la distorsión de las proporciones del área de trabajo (rectángulo en lugar de cuadrado);
• Para aumentar la confiabilidad, los fabricantes responsables están aumentando el número de conductores, utilizando hilos hechos de metales nobles.

Los LED de alta calidad crean un flujo luminoso de 150-220 lúmenes por 1 W de consumo. Falsificaciones: no más de 50 a 70 lúmenes. En caso de duda, los componentes de protección deben seleccionarse con especial cuidado.