Hogyan válasszuk ki az áramkorlátozó ellenállást egy LED számára

A modern LED-fényforrások jól alkalmazhatók nehéz körülmények közötti hosszú távú működésre. Az áramvédelemhez azonban korlátozó elektromos ellenállást alkalmaznak. A LED ellenállásának pontos kiszámítása segít hibátlanul kiválasztani az áramkör funkcionális összetevőit.

Áramkorlátozó ellenállás alkalmazása LED-hez

A LED-eket dekoratív díszítésre használják, jó láthatóságot biztosítva az elsötétített folyosón, és megoldanak más gyakorlati problémákat. Sokkal gazdaságosabbak, mint a klasszikus izzók. A nagy szilárdság megakadályozza a környezet káros kémiai vegyületekkel való szennyeződését, ami a gázkisüléses fényforrás izzójának károsodása után lehetséges.

Figyelembe véve a félvezetői csomópont egyoldalú vezetőképességét, érthető, hogy a LED-et egy másik egyenáramú áramforráshoz szükséges akkumulátorhoz kell csatlakoztatni. A szokásos háztartási hálózat feszültségét kijavítják, névleges szintre csökkentik. Az ellenállás korlátozza az áramot.

A munka és a számítások jellemzői

A jelentős előnyök ellenére a figyelmes felhasználók javasolják, hogy fordítsanak figyelmet a LED-készülékek jelentős hátrányaira:

• a félvezető technológiák meghatározzák a nemlineáris áram-feszültség jellemzőket (VAC);
• egy bizonyos küszöbérték feletti feszültségnövekedés a pn csomópont romlásával jár;
• egy bizonyos szinten (közvetlen vagy fordított kapcsolással) az áramerősség hirtelen növekedése károsítja a terméket.

Különösen fontos az alacsony belső ellenállás üzemmódban. A tápegység alapvető paramétereinek viszonylag kicsi változása károsíthatja a félvezető csomópontját. Emiatt áramkorlátozó ellenállást adnak az áramkörhöz.

Egy további passzív elem növeli az energiafogyasztást. Ezért ajánlott ilyen megoldásokat alacsony fogyasztású LED-ekkel kombinálva használni, vagy kis üzemidővel rendelkező eszközöket létrehozni.

Matematikai számítás

A legegyszerűbb áramkörben egy áramkorlátozó ellenállást (R) és egy LED-et sorba kötnek egy állandó áramforráshoz (I), bizonyos feszültséggel (Ui) a kimeneti kapcsokon. Az elektromos ellenállást kiszámíthatja az Ohm-törvény jól ismert képletével (I = U / R).

Kirchhoff második posztulátuma is hasznos. Ebben a példában a következő egyenlőséget határozza meg: Ui = Ur + Uchol Ur (Uc) - feszültség az ellenálláson (LED), ill. E kifejezések egyszerű átalakításával megszerezheti az alapvető függőségeket:

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

Itt Rc egy félvezető eszköz differenciális ellenállását jelöli, amely nem lineárisan változik a feszültségtől és az áramtól függően. Az áramfeszültség karakterisztika fordított részén meg lehet különböztetni a blokkolási területet. Jelentős növekedés Rc ezen a területen megakadályozza az elektronok mozgását (Iobr = 0). A feszültség későbbi növekedésével egy bizonyos szinten (Urev-m) azonban a p-n elágazás megbomlik.

Mivel az illesztőprogram egyenáramot biztosít, gondosan tanulmányoznia kell a megfelelő "közvetlen" kapcsolatot. Az I - V jellemző jellemzői:

• az első szakaszon a Uн az ellenállás simán csökken, és az áram ennek megfelelően növekszik;
• tól től Uн előtt Hm - munkaterület (sugárzás a fénytartományban);
• tovább - az ellenállás éles csökkenése az áram erősségének exponenciális növekedését váltja ki a termék későbbi meghibásodásával.

A LED-ek kiszámítása az üzemi feszültség alapján történik. Uc... A gyártók ezt a paramétert a kísérő dokumentációban feltüntetik. A megfelelő áramkorlátozó ellenállás elektromos ellenállásának kiszámításához használja a következő képletet: R = (Ui - Uc) / I.

Grafikus számítás

Ha elvégzi a CVC-t, alkalmazhat grafikus technikát. A kezdeti grafikus és digitális információkat az útlevélből vagy a gyártó hivatalos honlapjáról veszik. A műveletek algoritmusa (példa):

• a kezdeti adatok szerint a névleges LED-áram (In) 25 mA;
• egy pontozott vonalat húzunk az ordináták függőleges tengelyének megfelelő pontjától (1) az I - V jelleggörbe (2) metszéspontjáig;
• jegyezzük fel a tápfeszültség feszültségét (Ui = 5,5 V) az abszcissza tengelyen (3);
• húzzon egy vonalat a (2) és (3) ponton keresztül;
• az y tengellyel való metszéspont a maximálisan megengedett áramot mutatja (Im = 60 mA).

Ezenkívül a klasszikus képlet szerint nem nehéz kiszámolni, hogy ebben az esetben melyik ellenállás szükséges a LED-hez: R = Ui / Im = 5,5 / 0,06 - 91,7... A soros sorban ki kell választania a legközelebbi címletet kis margóval - 100 Ohm. Ez a megoldás kissé csökkenti a hatékonyságot. Kíméletes üzemmódban azonban a funkcionális alkatrészek kevésbé fognak felmelegedni. A félvezetői csomópont terhelése ennek megfelelően csökken. Várhatóan megnöveli a fényforrás élettartamát.

A megfelelő ellenállás kiválasztásához ismernie kell a teljesítményt (P). Standard értékek (W): 0,125; 0,25; 0,5; egy; 2; 5. Számítások elvégezhetők bármely ismert paraméterre a következő képletek segítségével: P = Im2 * R = Ur2 / R... Ha a vizsgált példa kezdeti adatait vesszük: P = 0,06 * 0,06 * 100 = 0,36 W. Figyelembe véve a tipikus modelltartományt, 100 Ohm ellenállást kell választani, amelynek teljesítménye 0,5 W

Az ellenállások elektromos ellenállásának pontossága a névleges 0,001–30% -a. A nemzetközi szabványok szerinti jelölésben a megfelelő osztályokat latin betűkkel jelölik (D - 0,5%; G - 2%; J - 5%).

LED csatlakoztatása ellenálláson keresztül

A bemutatott adatok figyelembevételével számos fontos közbenső következtetés vonható le:

• rezisztív védőáramköröket használnak kis teljesítmény mellett;
• nem végeznek stabilizációs funkciókat;
• a passzív elem nem képes az impulzusfeszültség-túlfeszültségek csillapítására.

Elfogadható teljesítménymutatók a következők létrehozásával érhetők el:

• érzékelők;
• mutatók;
• jelzőeszközök.

Kis helyi akvárium világításhoz ez a megoldás megfelelő. Nagy valószínűséggel azonban nem elfogadható a nagy mennyiségű energia elhúzódó fogyasztása. A stabilizálás hiánya a fényerő észrevehető változásával nyilvánul meg növekvő / csökkenő feszültség mellett.

A szakértők azt javasolják, hogy megbízható áramstabilizáló tápegységeket használjanak, amelyek teljes fogyasztása meghaladja az 1,5-2 W-ot. Ezeket az eszközöket (dimmereket) világítóeszközök és nagy teljesítményű félvezető eszközök csoportjának összekapcsolására használják.

Ellenállásszámítás a LED-hez

A szükséges számításokat online elvégezheti egy speciális számológép segítségével. Az ilyen programok teljes kihasználása ingyenes.

Az internet-hozzáférés azonban nem mindig érhető el.Egy meglehetősen egyszerű technika tanulmányozása után bárki gyorsan kiválaszthatja az ellenállást a LED-hez anélkül, hogy a megfelelő szoftvert keresné.

Az algoritmus vizuális bemutatásához fontolóra kell vennie egy védőellenállás csatlakoztatását egy adott LED (Epistar 1W HP) tápfeszültség áramköréhez (5 V).

Műszaki adatok:

• disszipációs teljesítmény, W - 1;
• áram, mA - 350;
• előrefeszültség (tipikus / max.), V - 2,35 / 2,6.

A LED áramának korlátozására, figyelembe véve a gyártó ajánlásait, R = (5-2,35) / 0,35 = 7,57 Ohm elektromos ellenállású ellenállás alkalmas. Az E24 szabvány szerint a legközelebbi érték 7,5 és 8,2 ohm. Ha a szokásos szabályokat használja, akkor nagyobb értéket kell választania, amely majdnem 8,5% -kal tér el a számítottól. További hibát okoz a tömegesen gyártott olcsó termékek 5% -os tűrése. Ilyen eltérés esetén nehéz elfogadható áramköri jellemzőket elérni a védelmi funkciók és az energiafogyasztás szempontjából.

A probléma megoldásának első módja több alsó ellenállás kiválasztása. Ezután soros, párhuzamos vagy kombinált csatlakozási lehetőséget használunk az áramkör szükséges egyenértékű ellenállásának megszerzésére. A második módszer egy trimmer hozzáadása.

Teljesítmény-disszipáció számítása

Bármelyik lehetőségnél az áramkör elektromos ellenállásának megválasztásakor valamivel alacsonyabb áramot kell beállítani a LED élettartamának meghosszabbítása érdekében. A hőkárosodás megelőzése érdekében a terméket az ajánlott hőmérsékleti tartományon belül kell használni. Epistar 1W HP - -40 ° C és + 80 ° C között. Ha szükséges, használja a telepítést egy speciális "csillag" radiátorra. Ez a hozzáadás növeli a tényleges hőelvezetési területet.

A pontos kiválasztáshoz becsüljük az ellenállás teljesítményveszteségét: P = I2 * R = (0,35) 2 * 7,57 = 0,1225 * 7,57 ≈0,93 W. Ennek a paraméternek a tartaléka legalább 20-25%. Az 1 W névleges teljesítmény nem elegendő, ezért a következő névleges értéket választják a standard sorban - 2W.

Az összeszerelt áramkör hatékonyságát az Uc / Ui = 2,35 / 5 = 0,47 (47%) arány ellenőrzi. A végeredmény azt mutatja, hogy ebben az esetben a villamos energia több mint fele pazarolódik el. Valójában a mutató még rosszabb, mivel a LED nem fogyasztja el az összes fogyasztási teljesítményt a sugárzás érdekében a spektrum látható részén. Jelentős része az elektromágneses hullám az IR tartományban.

Párhuzamos kapcsolat

A soros áramkör bármely pontján az áram ugyanaz. Ez egyszerűsíti a számítást, megakadályozza a vészhelyzeteket. Ha egy elem meghibásodik, az összes LED kikapcsol. Ezért a feszültségnövekedés miatti károsodás kizárt. A megemlített okok megmagyarázzák ennek a módszernek a népszerűségét a szalaglámpák és más tervek létrehozásában.

A párhuzamos kapcsolat használata bizonyos előnyökkel jár. Ebben a verzióban a termék megőrzi részleges funkcionalitását, ha egy áramkör megsérül. Ez a megoldás ugyanazt a feszültséget biztosítja az egyes ágak áramforrásainak csatlakozási pontjain.

A párhuzamos kapcsolat alkalmas független vezérlési rendszerek szervezésére. Az újévi girlandok alapelvei ezen a technológián alapulnak. Külön ágak vannak csatlakoztatva az áramforráshoz a program által meghatározott algoritmus szerint.

Nem használhat egy ellenállást több párhuzamos diódához. Az ellenállás gondos kiválasztása a pontos áramszabályozás szükségességének köszönhető. Bizonyos helyzetekben a 0,1-0,5 A hibák meghibásodást, az erőforrás radikális csökkenését okozzák.

A LED-ek tényleges műszaki jellemzői még ugyanabban a szállítmányban is jelentősen eltérnek. Ezért minden áramkört külön ellenállás véd.

Az olcsó ICE jellemzői

Az alacsony költség önmagában nem bizonyítja a gyenge minőséget. A termelés növelése és a technológiai folyamatok javítása csökkenti a költségeket.A megfelelő piaci szegmensben azonban vannak olyan gyártók termékei, amelyek valójában nem felelnek meg a deklarált jellemzőknek.

A lehetséges problémák meghatározásához ügyeljen a következő paraméterekre:

• olcsó modellekben a szerkezet fő részei alumíniumból készülnek;
• a réz-analógok nehezebbek, hatékonyabban távolítják el a hőt és ellenállnak a mechanikai igénybevételnek;
• minőségi termékben a kristályméret megfelel a szabványnak (0,762 x 0,762 mm vagy más);
• a hiányosságokat közvetett módon a munkaterület arányainak torzulása bizonyítja (négyszög helyett téglalap);
• a megbízhatóság növelése érdekében a felelős gyártók nemesfémből készült meneteket használva növelik a vezetők számát.

A kiváló minőségű LED-ek 150-220 lumen fényáramot hoznak létre 1 W fogyasztásonként. Hamisítványok - legfeljebb 50-70 lumen. Ha kétségei vannak, a védőelemeket különös gonddal kell megválasztani.