Kuinka valita virtaa rajoittava vastus LEDille

Nykyaikaiset LED-valonlähteet sopivat hyvin pitkäaikaiseen käyttöön vaikeissa olosuhteissa. Virtasuojauksessa käytetään kuitenkin rajoittavaa sähkövastusta. LEDin vastuksen tarkka laskenta auttaa valitsemaan piirin toiminnalliset komponentit virheettömästi.

Virtaa rajoittavan vastuksen käyttö LEDille

LEDejä käytetään koristeluun, hyvän näkyvyyden varmistamiseksi pimeässä käytävässä ja muiden käytännön ongelmien ratkaisemiseksi. Ne ovat paljon taloudellisempia kuin klassiset hehkulamput. Suuri lujuus estää ympäristön saastumisen haitallisilla kemiallisilla yhdisteillä, mikä on mahdollista kaasupurkausvalonlähteen lampun vaurioitumisen jälkeen.

Kun otetaan huomioon puolijohdekohdan yksipuolinen johtavuus, tarve kytkeä LED-valo akkuun, toiseen tasavirtalähteeseen, on selvä. Tavallisen kotitalousverkon jännite on tasattu, pienennetty nimellistasolle. Vastusta käytetään virran rajoittamiseen.

Työn ominaisuudet ja laskelmat

Merkittävistä eduista huolimatta huomaavainen käyttäjä suosittelee kiinnittämään huomiota LED-laitteiden merkittäviin haittoihin:

• puolijohdetekniikat määrittävät epälineaariset virta-jänniteominaisuudet (VAC);
• tietyn kynnyksen ylittävään jännitteen nousuun liittyy p-n-liitoksen heikkeneminen;
• tietyllä tasolla (suoralla tai käänteisellä liitännällä) virran voimakkuuden voimakas kasvu vahingoittaa tuotetta.

Erityisen tärkeää on pieni ominaisvastus käyttötilassa. Suhteellisen pieni muutos virtalähteen perusparametreissa voi vahingoittaa puolijohteiden liitäntää. Tästä syystä virtaan rajoittava vastus lisätään piiriin.

Lisä passiivinen elementti lisää energiankulutusta. Tästä syystä on suositeltavaa käyttää tällaisia ​​ratkaisuja yhdessä pienitehoisten LEDien kanssa tai luoda laitteita, joilla on pienet käyttöjaksot.

Matemaattinen laskenta

Yksinkertaisimmassa piirissä virtaa rajoittava vastus (R) ja LED kytketään sarjaan vakiovirtalähteeseen (I) tietyllä jännitteellä (Ui) lähtöliittimissä. Voit laskea sähkövastuksen käyttämällä tunnettua Ohmin lain kaavaa (I = U / R).

Kirchhoffin toinen postulaatti on myös hyödyllinen. Tässä esimerkissä se määrittelee seuraavan tasa-arvon: Ui = Ur + Ucmissä Ur (Uc) - jännite vastuksen yli (LED), vastaavasti. Yksinkertaisesti muuttamalla näitä lausekkeita, saat perusriippuvuudet:

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

Tässä Rc tarkoittaa puolijohdelaitteen differentiaalivastusta, joka muuttuu epälineaarisesti jännitteestä ja virrasta riippuen. Virtajänniteominaisuuden käänteisessä osassa voidaan erottaa estoalue. Merkittävä kasvu Rc tällä alueella estää elektronien liikkumisen (Iobr = 0). Jännitteen myöhemmällä kasvulla tietyllä tasolla (Urev-m) tapahtuu kuitenkin p-n-liitoksen hajoaminen.

Koska ohjain tarjoaa tasavirtaa, sinun on tutkittava huolellisesti vastaava "suora" yhteys. I - V-ominaisuuden ominaisuudet:

• ensimmäisessä osassa kohtaan Uн vastus vähenee tasaisesti ja virta kasvaa vastaavasti;
• alkaen Uн ennen Hmm - työskentelyalue (säteily valon alueella);
• edelleen - voimakas vastuksen lasku aiheuttaa eksponentiaalisen nykyisen voiman kasvun tuotteen myöhemmän vian kanssa.

LEDit lasketaan käyttöjännitteen perusteella. Uc... Valmistajat ilmoittavat tämän parametrin mukana olevissa asiakirjoissa. Laske sopivan virtaa rajoittavan vastuksen sähköinen vastus käyttämällä kaavaa: R = (Ui - Uc) / I.

Graafinen laskenta

Jos valitset CVC: n, voit käyttää graafista tekniikkaa. Alkuperäiset graafiset ja digitaaliset tiedot otetaan passista tai valmistajan virallisilta verkkosivuilta. Toimintojen algoritmi (esimerkki):

• lähtötietojen mukaan LED-nimellisvirta (In) on 25 mA;
• pisteviiva vedetään ordinaattien pystysuoran akselin vastaavasta pisteestä (1) I - V-ominaiskäyrän (2) leikkauspisteeseen;
• huomioi virtalähteen jännite (Ui = 5,5 V) abscissa-akselilla (3);
• piirrä viiva pisteiden (2) ja (3) läpi;
• leikkaus y-akselin kanssa näyttää suurimman sallitun virran (Im = 60 mA).

Lisäksi klassisen kaavan mukaan ei ole vaikea laskea, mitä vastusta LEDille tarvitaan tässä tapauksessa: R = Ui / Im = 5,5 / 0,06 - 91,7... Sarjarivillä on valittava lähin nimellisarvo pienellä marginaalilla - 100 ohmia. Tämä ratkaisu vähentää hieman tehokkuutta. Mutta lempeässä tilassa toiminnalliset komponentit lämpenevät vähemmän. Puolijohdekohdan kuormitusta pienennetään vastaavasti. Odottaa pidentävän valonlähteen käyttöikää.

Oikean vastuksen valitsemiseksi sinun on tiedettävä teho (P). Vakioarvot (W): 0,125; 0,25; 0,5; yksi; 2; 5. Laskelmat voidaan tehdä tunnetuille parametreille kaavojen avulla: P = Im2 * R = Ur2 / R... Jos otamme tarkasteltavan esimerkin alkutiedot: P = 0,06 * 0,06 * 100 = 0,36 W. Kun otetaan huomioon tyypillinen mallialue, on tarpeen valita 100 Ohmin vastus, jonka hajautusteho on 0,5 W.

Vastusten sähkövastuksen tarkkuuden toleranssit ovat 0,001 - 30% nimellisestä. Kansainvälisten standardien mukaisessa merkinnässä vastaavat luokat on merkitty latinalaisin kirjaimin (D - 0,5%; G - 2%; J - 5%).

LEDin liittäminen vastuksen kautta

Esitetyt tiedot huomioon ottaen voidaan tehdä useita tärkeitä välipäätelmiä:

• resistiivisiä suojapiirejä käytetään pienellä teholla;
• ne eivät suorita stabilointitoimintoja;
• passiivielementti ei kykene vaimentamaan impulssijännitteitä.

Hyväksyttävät suorituskykyindikaattorit voidaan saada luomalla:

• anturit;
• indikaattorit;
• merkinantolaitteet.

Tämä ratkaisu sopii pieneen paikalliseen akvaario-valaistukseen. Suurten energiamäärien pitkäaikainen kulutus ei kuitenkaan todennäköisesti ole hyväksyttävää. Stabiloinnin puute ilmenee havaittavana kirkkauden muutoksena jännitteen kasvaessa / laskettaessa.

Asiantuntijat suosittelevat virtalähteiden käyttöä luotettavalla virranvakautuksella, joiden kokonaiskulutus on yli 1,5-2 W. Näitä laitteita (himmentimiä) käytetään yhdistämään valaistuslaitteiden ja suuritehoisten puolijohdelaitteiden ryhmät.

LED: n vastuslaskenta

Voit tehdä tarvittavat laskelmat verkossa erikoistuneen laskimen avulla. Tällaisten ohjelmien täysimääräinen käyttö on ilmaista.

Internet-yhteys ei kuitenkaan ole aina käytettävissä.Tutkittuaan melko yksinkertaisen tekniikan kuka tahansa voi nopeasti valita LEDin vastuksen etsimättä sopivaa ohjelmistoa.

Algoritmin visuaalista esittelyä varten sinun on harkittava suojavastuksen liittämistä tietyn LEDin (Epistar 1W HP) virtalähteeseen (5 V).

Tekniset tiedot:

• häviöteho, W - 1;
• virta, mA - 350;
• lähtöjännite (tyypillinen / maks.), V - 2,35 / 2,6.

LED-virran rajoittamiseksi valmistajan suositukset huomioon ottaen sopii vastus, jonka sähköinen vastus on R = (5-2,35) / 0,35 = 7,57 Ohm. E24-standardin mukaan lähimmät arvot ovat 7,5 ja 8,2 ohmia. Jos käytät vakiosääntöjä, sinun on valittava suurempi arvo, joka eroaa lasketusta arvosta lähes 8,5%. Ylimääräinen virhemarginaali syntyy 5%: n toleranssilla massatuotantoon halvoille tuotteille. Tällaisella poikkeamalla on vaikea saada hyväksyttäviä piirin ominaisuuksia suojatoimintojen ja virrankulutuksen suhteen.

Ensimmäinen tapa ratkaista ongelma on valita useita alempia vastuksia. Seuraavaksi käytetään sarja-, rinnakkais- tai yhdistettyä kytkentävaihtoehtoa piiriosan vaaditun vastaavan vastuksen saavuttamiseksi. Toinen menetelmä on lisätä trimmeri.

Tehohäviön laskenta

Missä tahansa vaihtoehdossa, kun valitaan piirin sähköinen vastus, tulisi asettaa hieman pienempi virta LEDin käyttöiän pidentämiseksi. Lämpövaurioiden estämiseksi tuotetta käytetään suositellulla lämpötila-alueella. Epistar 1W HP - -40 ° C - + 80 ° C. Käytä tarvittaessa asennusta erikoistuneelle "tähti" -patterille. Tämä lisäys lisää tehollista lämmöntuottoaluetta.

Tarkkaa valintaa varten vastuksen tehohäviö arvioidaan: P = I2 * R = (0,35) 2 * 7,57 = 0,1225 * 7,57 ~ 0,93 W. Tämän parametrin varaus on tehty vähintään 20-25%. 1 W: n luokitus ei riitä, joten standardirivin seuraava luokitus valitaan - 2 W.

Kootun piirin tehokkuus tarkistetaan suhteella Uc / Ui = 2,35 / 5 = 0,47 (47%). Lopputulos osoittaa, että tässä tapauksessa yli puolet sähköstä menee hukkaan. Itse asiassa indikaattori on vielä huonompi, koska LED ei kuluta kaikkea kulutustehoa säteilyä varten spektrin näkyvässä osassa. Merkittävä osa on sähkömagneettisia aaltoja IR-alueella.

Rinnakkaisliitäntä

Sarjapiirin missä tahansa vaiheessa virta on sama. Tämä yksinkertaistaa laskentaa, estää hätätilanteet. Kun yksi elementti epäonnistuu, kaikki LEDit sammuvat. Siksi jännitteen noususta johtuvat vahingot on suljettu pois. Mainitut syyt selittävät tämän menetelmän suosion kaistalamppujen ja muiden mallien luomisessa.

Rinnakkaisliitännän käyttö tarjoaa tiettyjä etuja. Tässä versiossa tuote säilyttää osittaisen toiminnallisuuden, jos yksi piiri on vahingoittunut. Tämä ratkaisu varmistaa saman jännitteen jokaisen haaran virtalähteeseen kytkentäpisteissä.

Rinnakkaisliitäntä sopii itsenäisten ohjausjärjestelmien järjestämiseen. Uudenvuoden seppeleiden periaatteet perustuvat tähän tekniikkaan. Erilliset haarat kytketään virtalähteeseen ohjelman määrittelemän algoritmin mukaisesti.

Et voi käyttää yhtä vastusta useaan rinnakkaiseen diodiin. Vastuksen huolellinen valinta johtuu tarkan virtasäädön tarpeesta. Joissakin tilanteissa virheet 0,1-0,5 A aiheuttavat vikoja, mikä vähentää voimakkaasti resurssia.

LEDien todelliset tekniset ominaisuudet eroavat merkittävästi jopa samassa erässä. Tästä syystä kukin piiri on suojattu erillisellä vastuksella.

Halpa ICE: n ominaisuudet

Yksin matalat kustannukset eivät ole todiste heikosta laadusta. Tuotannon lisääminen ja teknisten prosessien parantaminen vähentävät kustannuksia.Vastaavalla markkinasegmentillä on kuitenkin valmistajien tuotteita, jotka eivät todellakaan vastaa ilmoitettuja ominaisuuksia.

Määritä mahdolliset ongelmat kiinnittämällä huomiota seuraaviin parametreihin:

• halvoissa malleissa rakenteen pääosat on valmistettu alumiinista;
• kupariset kollegat ovat raskaampia, poistavat lämpöä tehokkaammin ja kestävät mekaanista rasitusta;
• laadukkaassa tuotteessa kiteen koko vastaa standardia (0,762 x 0,762 mm tai muu);
• haitat osoitetaan epäsuorasti työalueen osien vääristymällä (suorakulmio neliön sijasta);
• luotettavuuden lisäämiseksi vastuulliset valmistajat lisäävät johtimien määrää jalometalleista valmistetuilla kierteillä.

Laadukkaat LED-valot tuottavat 150–220 lumenia valovirran 1 W: n kulutusta kohti. Väärennökset - enintään 50-70 lumenia. Jos olet epävarma, suojakomponentit tulee valita erityisen huolellisesti.