Kaip pasirinkti srovę ribojantį rezistorių šviesos diodui

Šiuolaikiniai LED šviesos šaltiniai yra tinkami ilgalaikiam darbui sunkiomis sąlygomis. Tačiau apsaugai nuo srovės naudojama ribojanti elektrinė varža. Tikslus šviesos diodo rezistoriaus apskaičiavimas padės be klaidų pasirinkti funkcinius grandinės komponentus.

Šviesos diodo srovės ribotuvo varžos naudojimas

Šviesos diodai naudojami dekoratyviniam dekoravimui, norint užtikrinti gerą matomumą užtemdytame koridoriuje ir išspręsti kitas praktines problemas. Jie yra daug ekonomiškesni nei klasikinės kaitrinės lemputės. Didelis stiprumas apsaugo nuo aplinkos užteršimo kenksmingais cheminiais junginiais, o tai įmanoma pažeidus dujų išlydžio šviesos šaltinio lemputę.

Atsižvelgiant į puslaidininkių jungties vienpusį laidumą, akivaizdu, kad šviesos diodas turi būti prijungtas prie akumuliatoriaus - kito nuolatinės srovės šaltinio. Standartinio namų ūkio tinklo įtampa yra ištaisyta, sumažinta iki vardinio lygio. Rezistorius naudojamas srovei riboti.

Darbo ypatybės ir skaičiavimai

Nepaisant didelių privalumų, dėmesingi vartotojai rekomenduoja atkreipti dėmesį į reikšmingus LED prietaisų trūkumus:

• puslaidininkių technologijos nustato netiesines srovės įtampos charakteristikas (VAC);
• įtampos padidėjimą viršijant tam tikrą ribą lydi p-n jungties pablogėjimas;
• tam tikrame lygyje (esant tiesioginiam arba atvirkštiniam sujungimui), smarkiai padidėjęs srovės stipris sugadina gaminį.

Ypač svarbu yra mažas vidinis atsparumas darbo režimu. Santykinai nedidelis pagrindinių maitinimo šaltinio parametrų pokytis gali sugadinti puslaidininkių mazgą. Dėl šios priežasties prie grandinės pridedamas srovės ribotuvas.

Papildomas pasyvus elementas padidina energijos suvartojimą. Dėl šios priežasties tokius sprendimus rekomenduojama naudoti kartu su mažos galios šviesos diodais arba kurti įrenginius su mažais darbo ciklais.

Matematinis skaičiavimas

Paprasčiausioje grandinėje srovės ribotuvas (R) ir šviesos diodas yra nuosekliai prijungti prie pastovios srovės šaltinio (I) su tam tikra įtampa (Ui) išėjimo gnybtuose. Elektrinę varžą galite apskaičiuoti naudodami gerai žinomą Ohmo dėsnio formulę (I = U / R).

Antrasis Kirchhoffo postulatas taip pat yra naudingas. Šiame pavyzdyje jis apibrėžia tokią lygybę: Ui = Ur + Uckur Uras (Uc) - atitinkamai rezistoriaus įtampa (LED). Paprasčiausiai transformuodami šias išraiškas, galite gauti pagrindines priklausomybes:

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

Čia Rc žymi puslaidininkinio įtaiso diferencinę varžą, kuri kinta netiesiškai priklausomai nuo įtampos ir srovės. Srovės įtampos charakteristikos atvirkštinėje dalyje galima atskirti blokavimo sritį. Ženklus padidėjimas Rc šioje srityje apsaugo nuo elektronų judėjimo (Iobr = 0). Tačiau vėliau padidėjus įtampai tam tikrame lygyje (Urev-m), įvyksta p-n jungties suskaidymas.

Kadangi tvarkyklė teikia nuolatinę maitinimą, turite atidžiai išnagrinėti atitinkamą „tiesioginį“ ryšį. I - V charakteristikos ypatybės:

• pirmame skyriuje iki Uн varža sklandžiai mažėja, o srovė atitinkamai didėja;
• nuo Uн prieš tai Hm - darbo zona (spinduliuotė šviesos diapazone);
• toliau - staigus atsparumo sumažėjimas išprovokuoja eksponentinį srovės stiprumo padidėjimą su vėlesniu gaminio gedimu.

Šviesos diodai apskaičiuojami pagal darbinę įtampą. Uc... Gamintojai šį parametrą nurodo pridedamuose dokumentuose. Norėdami apskaičiuoti tinkamo srovės ribotuvo rezistoriaus elektrinę varžą, naudokite formulę: R = (Ui - Uc) / I.

Grafinis skaičiavimas

Jei pasirinksite CVC, galėsite pritaikyti grafinę techniką. Pradinė grafinė ir skaitmeninė informacija yra paimama iš paso arba oficialioje gamintojo svetainėje. Veiksmų algoritmas (pavyzdys):

• pagal pradinius duomenis vardinė LED srovė (In) yra 25 mA;
• punktyrinė linija nubrėžta iš atitinkamo taško (1) ant vertikalios ordinačių ašies iki sankirtos su I - V charakteristikos kreive (2);
• atkreipkite dėmesį į maitinimo šaltinio įtampą (Ui = 5,5 V) ant abscisės ašies (3);
• nubrėžti liniją per taškus (2) ir (3);
• sankirtoje su y ašimi bus rodoma didžiausia leistina srovė (Im = 60 mA).

Be to, pagal klasikinę formulę nesunku apskaičiuoti, kuris rezistorius šiuo atveju reikalingas šviesos diodui: R = Ui / Im = 5,5 / 0,06 ≈ 91,7... Nuoseklioje eilutėje turite pasirinkti artimiausią nominalą su maža marža - 100 omų. Šis sprendimas šiek tiek sumažins efektyvumą. Taikant švelnų režimą, funkciniai komponentai kais mažiau. Atitinkamai sumažės puslaidininkių jungties apkrova. Tikėtina, kad pailgės šviesos šaltinio tarnavimo laikas.

Norėdami pasirinkti tinkamą rezistorių, turite žinoti galią (P). Standartinės vertės (W): 0,125; 0,25; 0,5; vienas; 2; 5. Visus žinomus parametrus galima apskaičiuoti naudojant šias formules: P = Im2 * R = Ur2 / R... Jei imsime pradinius nagrinėjamo pavyzdžio duomenis: P = 0,06 * 0,06 * 100 = 0,36 W. Atsižvelgiant į tipinį modelio diapazoną, būtina pasirinkti 100 Ohm rezistorių, kurio išsklaidymo galia yra 0,5 W.

Rezistorių elektrinės varžos tikslumo nuokrypiai yra nuo 0,001 iki 30% vardinės. Žymėjime pagal tarptautinius standartus atitinkamos klasės nurodomos lotyniškomis raidėmis (D - 0,5%; G - 2%; J - 5%).

Šviesos diodo prijungimas per rezistorių

Atsižvelgiant į pateiktus duomenis, galima padaryti keletą svarbių tarpinių išvadų:

• mažos galios naudojamos varžinės apsauginės grandinės;
• jie neatlieka stabilizavimo funkcijų;
• pasyvusis elementas negali slopinti impulsų įtampos šuolių.

Priimtiną našumo metriką galima gauti sukūrus:

• jutikliai;
• rodikliai;
• signalizavimo prietaisai.

Nedideliam vietinio akvariumo apšvietimui šis sprendimas tinka. Tačiau vargu ar bus priimtinas ilgalaikis didelių energijos kiekių vartojimas. Stabilizacijos trūkumas pasireiškia pastebimu ryškumo pokyčiu didėjant / mažėjant įtampai.

Ekspertai rekomenduoja naudoti maitinimo šaltinius su patikimu srovės stabilizavimu, kai bendras suvartojimas yra didesnis nei 1,5-2 W. Šie įtaisai (dimeriai) naudojami apšvietimo įtaisų ir didelės galios puslaidininkių įtaisų grupėms sujungti.

LED rezistoriaus skaičiavimas

Būtinus skaičiavimus galite atlikti internetu naudodami specializuotą skaičiuoklę. Visiškai naudotis tokiomis programomis siūloma nemokamai.

Tačiau prieiga prie interneto ne visada prieinama.Išstudijavęs gana paprastą techniką, kiekvienas gali greitai pasirinkti šviesos diodo rezistorių, neieškodamas tinkamos programinės įrangos.

Norėdami vizualiai parodyti algoritmą, turite apsvarstyti apsauginio rezistoriaus prijungimą prie konkretaus šviesos diodo („Epistar 1W HP“) maitinimo grandinės (5 V).

Techninės specifikacijos:

• išsklaidymo galia, W - 1;
• srovė, mA - 350;
• priekinė įtampa (tipinė / maks.), V - 2,35 / 2,6.

Norėdami apriboti šviesos diodų srovę, atsižvelgiant į gamintojo rekomendacijas, tinka rezistorius, kurio elektrinė varža R = (5-2,35) / 0,35 = 7,57 omai. Pagal E24 standartą artimiausios vertės yra 7,5 ir 8,2 omai. Jei naudosite standartines taisykles, turėsite pasirinkti didesnę vertę, kuri nuo apskaičiuotos skiriasi beveik 8,5%. Papildoma paklaida bus sukurta 5% paklaida masinės gamybos nebrangiems produktams. Esant tokiam nuokrypiui, sunku gauti priimtinas grandinės charakteristikas, kalbant apie apsaugines funkcijas ir energijos suvartojimą.

Pirmasis problemos sprendimo būdas yra pasirinkti kelis apatinius rezistorius. Toliau naudojama serijinė, lygiagreti arba kombinuota jungties parinktis, norint gauti reikiamą grandinės sekcijos lygiavertį atsparumą. Antrasis metodas yra pridėti žoliapjovę.

Galios išsklaidymo skaičiavimas

Bet kuriuo iš variantų, norint pasirinkti grandinės elektrinę varžą, reikia nustatyti šiek tiek mažesnę srovę, kad pailgėtų šviesos diodo veikimo laikas. Siekiant išvengti žalos šilumai, produktas naudojamas rekomenduojamoje temperatūros ribose. „Epistar 1W HP“ - nuo -40 ° C iki + 80 ° C. Jei reikia, naudokite montavimą ant specializuoto "žvaigždės" radiatoriaus. Šis priedas padidina efektyvų šilumos išsklaidymo plotą.

Norint tiksliai pasirinkti, įvertinamas rezistoriaus galios išsisklaidymas: P = I2 * R = (0,35) 2 * 7,57 = 0,1225 * 7,57 ≈0,93 W. Šio parametro rezervas sudaromas bent 20–25%. 1 W reitingo nepakanka, todėl pasirenkamas kitas standartinės eilės įvertinimas - 2W.

Surinktos grandinės efektyvumas tikrinamas santykiu Uc / Ui = 2,35 / 5 = 0,47 (47%). Galutinis rezultatas rodo, kad daugiau nei pusė elektros šiuo atveju yra švaistoma. Tiesą sakant, rodiklis yra dar blogesnis, nes šviesos diodas ne visą suvartojamą energiją sunaudoja radiacijai matomoje spektro dalyje. Nemaža dalis yra elektromagnetinės bangos IR diapazone.

Lygiagretus ryšys

Bet kuriame serijinės grandinės taške srovė yra vienoda. Tai supaprastina skaičiavimą ir užkerta kelią kritinėms situacijoms. Sugedus vienam elementui, visi šviesos diodai išjungiami. Todėl žala dėl įtampos padidėjimo neįtraukiama. Pažymėtos priežastys paaiškina šio metodo populiarumą kuriant juostines lempas ir kitus dizainus.

Lygiagretaus ryšio naudojimas suteikia tam tikrų pranašumų. Šioje versijoje produktas išlaiko dalinį funkcionalumą, jei pažeista viena grandinė. Šis sprendimas užtikrina tą pačią įtampą kiekvienos atšakos prijungimo prie maitinimo šaltinio taškuose.

Lygiagretus ryšys tinka organizuoti nepriklausomas valdymo schemas. Naujųjų metų girliandų principai yra pagrįsti šia technologija. Atskiros šakos prijungiamos prie maitinimo šaltinio pagal programos nurodytą algoritmą.

Negalite naudoti vieno rezistoriaus keliems lygiagrečiams diodams. Kruopštus pasipriešinimo pasirinkimas priklauso nuo tikslaus srovės reguliavimo poreikio. Kai kuriose situacijose 0,1–0,5 A paklaidos sukelia gedimus, radikalų išteklių sumažėjimą.

Faktinės šviesos diodų techninės charakteristikos žymiai skiriasi net toje pačioje siuntoje. Dėl šios priežasties kiekviena grandinė yra apsaugota atskiru rezistoriumi.

Pigios ICE savybės

Vien žema kaina nėra prastos kokybės įrodymas. Gamybos padidinimas ir technologinių procesų tobulinimas sumažina išlaidas.Tačiau atitinkamame rinkos segmente yra gamintojų produktų, kurie iš tikrųjų neatitinka deklaruotų charakteristikų.

Norėdami nustatyti galimas problemas, atkreipkite dėmesį į šiuos parametrus:

• pigiuose modeliuose pagrindinės konstrukcijos dalys yra pagamintos iš aliuminio;
• vario analogai yra sunkesni, efektyviau pašalina šilumą ir yra atsparūs mechaniniam įtempimui;
• kokybiškame gaminyje kristalo dydis atitinka standartą (0,762 x 0,762 mm ar kitas);
• trūkumus netiesiogiai įrodo darbo srities proporcijų iškraipymas (stačiakampis, o ne kvadratas);
• norėdami padidinti patikimumą, atsakingi gamintojai didina laidininkų skaičių, naudodami sriegius iš tauriųjų metalų.

Aukštos kokybės šviesos diodai sukuria 150–220 liumenų šviesos srautą 1 W suvartojimo metu. Klastotės - ne daugiau kaip 50–70 liumenų. Jei kyla abejonių, apsaugos komponentus reikia rinktis ypač atsargiai.