Kā izvēlēties strāvas ierobežojošo rezistoru LED

Mūsdienu LED gaismas avoti ir labi piemēroti ilgstošai darbībai sarežģītos apstākļos. Tomēr strāvas aizsardzībai tiek izmantota ierobežojoša elektriskā pretestība. Precīzs LED rezistora aprēķins palīdzēs bez kļūdām izvēlēties ķēdes funkcionālās sastāvdaļas.

Strāvas ierobežojošā rezistora pielietošana LED

Gaismas diodes tiek izmantotas dekoratīvai dekorēšanai, nodrošinot labu redzamību aptumšotā koridorā un risinot citas praktiskas problēmas. Tās ir daudz ekonomiskākas nekā klasiskās kvēlspuldzes. Augsta izturība novērš vides piesārņošanu ar kaitīgiem ķīmiskiem savienojumiem, kas ir iespējams pēc gāzizlādes gaismas avota spuldzes bojājuma.

Ņemot vērā pusvadītāju mezgla vienpusējo vadītspēju, ir saprotama nepieciešamība savienot LED ar akumulatoru, citu līdzstrāvas enerģijas avotu. Standarta mājsaimniecības tīkla spriegums tiek izlīdzināts, samazināts līdz nominālajam līmenim. Rezistors ierobežo strāvu.

Darba iezīmes un aprēķini

Neskatoties uz būtiskajām priekšrocībām, uzmanīgi lietotāji iesaka pievērst uzmanību LED ierīču būtiskajiem trūkumiem:

• pusvadītāju tehnoloģijas nosaka nelineāros strāvas sprieguma raksturlielumus (VAC);
• sprieguma pieaugumu virs noteikta sliekšņa pavada pn krustojuma degradācija;
• noteiktā līmenī (ar tiešu vai reversu pārslēgšanu) straujš strāvas stipruma pieaugums bojā produktu.

Īpaša nozīme ir zemai iekšējai pretestībai darba režīmā. Salīdzinoši nelielas barošanas avota pamatparametru izmaiņas var sabojāt pusvadītāju savienojumu. Šī iemesla dēļ ķēdei tiek pievienots strāvas ierobežojošais rezistors.

Papildu pasīvais elements palielina enerģijas patēriņu. Šī iemesla dēļ ieteicams šādus risinājumus izmantot kopā ar mazjaudas gaismas diodēm vai izveidot ierīces ar maziem darba cikliem.

Matemātiskais aprēķins

Visvienkāršākajā ķēdē strāvu ierobežojošais rezistors (R) un gaismas diode ir virknē savienoti ar pastāvīgu strāvas avotu (I) ar noteiktu spriegumu (Ui) izejas spailēs. Jūs varat aprēķināt elektrisko pretestību, izmantojot labi zināmo Ohma likuma formulu (I = U / R).

Noderīgs ir arī Kirhofa otrais postulāts. Šajā piemērā tā nosaka šādu vienlīdzību: Ui = Ur + Uckur Ur (Uc) - attiecīgi spriegums pāri rezistoram (LED). Vienkārši pārveidojot šīs izteiksmes, jūs varat iegūt pamata atkarības:

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

Šeit Rc apzīmē pusvadītāju ierīces diferenciālo pretestību, kas mainās nelineāri atkarībā no sprieguma un strāvas. Strāvas sprieguma raksturlieluma reversajā daļā var atšķirt bloķēšanas laukumu. Ievērojams pieaugums Rc šajā zonā novērš elektronu kustību (Iobr = 0). Tomēr ar sekojošu sprieguma pieaugumu noteiktā līmenī (Urev-m) notiek p-n krustojuma sadalījums.

Tā kā draiveris nodrošina līdzstrāvu, jums rūpīgi jāizpēta atbilstošais "tiešais" savienojums. I - V raksturlieluma iezīmes:

• pirmajā sadaļā uz Uн pretestība vienmērīgi samazinās, un strāva attiecīgi palielinās;
• no Uн pirms Hm - darba zona (starojums gaismas diapazonā);
• tālāk - strauja pretestības samazināšanās provocē eksponenciālu strāvas stipruma pieaugumu ar sekojošu produkta atteici.

Gaismas diodes tiek aprēķinātas, pamatojoties uz darba spriegumu. Uc... Ražotāji norāda šo parametru pievienotajā dokumentācijā. Lai aprēķinātu piemērota strāvas ierobežojošā rezistora elektrisko pretestību, izmantojiet formulu: R = (Ui - Uc) / I.

Grafiskais aprēķins

Ja izmantojat CVC, varat izmantot grafisko tehniku. Sākotnējā grafiskā un digitālā informācija tiek ņemta no pases vai ražotāja oficiālajā vietnē. Darbību algoritms (piemērs):

• saskaņā ar sākotnējiem datiem nominālā LED strāva (In) ir 25 mA;
• punktveida līnija tiek novilkta no attiecīgā punkta (1) uz ordinātu vertikālās ass līdz krustojumam ar I - V raksturlīkni (2);
• ņemiet vērā barošanas avota spriegumu (Ui = 5,5 V) uz abscisu ass (3);
• vilkt līniju caur punktiem (2) un (3);
• krustojumā ar y asi parādīs maksimāli pieļaujamo strāvu (Im = 60 mA).

Turklāt saskaņā ar klasisko formulu nav grūti aprēķināt, kurš rezistors šajā gadījumā ir nepieciešams LED: R = Ui / Im = 5,5 / 0,06 ≈ 91,7... Sērijas rindā jums jāizvēlas tuvākais nomināls ar nelielu rezervi - 100 Ohm. Šis risinājums nedaudz samazinās efektivitāti. Bet saudzīgā režīmā funkcionālie komponenti mazāk uzsilst. Attiecīgi samazināsies slodze uz pusvadītāju mezglu. Paredzams, ka palielināsies gaismas avota kalpošanas laiks.

Lai izvēlētos pareizo rezistoru, jums jāzina jauda (P). Standarta vērtības (W): 0,125; 0,25; 0,5; viens; 2; 5. Aprēķinus var veikt jebkuriem zināmiem parametriem, izmantojot šādas formulas: P = Im2 * R = Ur2 / R... Ja mēs ņemam aplūkotā piemēra sākotnējos datus: P = 0,06 * 0,06 * 100 = 0,36 W. Ņemot vērā tipisko modeļu diapazonu, jāizvēlas 100 Ohm rezistors ar izkliedēšanas jaudu 0,5 W.

Rezistoru elektriskās pretestības precizitātes pielaides ir no 0,001 līdz 30% no nominālā. Marķējumā pēc starptautiskajiem standartiem atbilstošās klases apzīmē ar latīņu burtiem (D - 0,5%; G - 2%; J - 5%).

Gaismas diodes pievienošana caur rezistoru

Ņemot vērā iesniegtos datus, var izdarīt vairākus svarīgus starpposma secinājumus:

• ar mazu jaudu tiek izmantotas pretestības aizsargķēdes;
• tie neveic stabilizācijas funkcijas;
• pasīvais elements nespēj slāpēt impulsa sprieguma pārspriegumus.

Pieņemamus darbības rādītājus var iegūt, izveidojot:

• sensori;
• rādītāji;
• signalizācijas ierīces.

Nelielam vietējā akvārija apgaismojumam šis risinājums ir piemērots. Tomēr maz ticams, ka ilgstoša liela enerģijas daudzuma lietošana ir pieņemama. Stabilizācijas trūkums izpaužas ar ievērojamām spilgtuma izmaiņām, palielinoties / samazinoties spriegumam.

Eksperti iesaka izmantot barošanas avotus ar drošu strāvas stabilizāciju ar kopējo patēriņu, kas pārsniedz 1,5-2 W. Šīs ierīces (dimmerus) izmanto, lai savienotu apgaismes ierīču grupas un lieljaudas pusvadītāju ierīces.

Rezistora aprēķins LED

Nepieciešamos aprēķinus varat veikt tiešsaistē, izmantojot specializētu kalkulatoru. Šādu programmu pilnīga izmantošana tiek piedāvāta bez maksas.

Tomēr piekļuve internetam ne vienmēr ir pieejama.Izpētījis diezgan vienkāršu tehniku, ikviens var ātri izvēlēties LED rezistoru, nemeklējot atbilstošu programmatūru.

Algoritma vizuālai demonstrēšanai jāapsver iespēja aizsargājoša rezistora pievienošanu konkrēta LED (Epistar 1W HP) barošanas ķēdei (5 V).

Tehniskās specifikācijas:

• izkliedes jauda, ​​W - 1;
• strāva, mA - 350;
• spriegums uz priekšu (tipisks / maks.), V - 2,35 / 2,6.

Lai ierobežotu LED strāvu, ņemot vērā ražotāja ieteikumus, ir piemērots rezistors ar elektrisko pretestību R = (5-2,35) / 0,35 = 7,57 Ohm. Saskaņā ar E24 standartu tuvākās vērtības ir 7,5 un 8,2 omi. Ja izmantojat standarta noteikumus, jums būs jāizvēlas lielāka vērtība, kas no aprēķinātās atšķiras gandrīz par 8,5%. Papildu kļūda tiks radīta ar 5% pielaidi masveidā ražotiem lētiem produktiem. Ar šādu novirzi ir grūti iegūt pieņemamus ķēdes raksturlielumus attiecībā uz aizsargfunkcijām un enerģijas patēriņu.

Pirmais veids, kā atrisināt problēmu, ir izvēlēties vairākus zemākus rezistorus. Pēc tam tiek izmantota virknes, paralēla vai kombinēta savienojuma opcija, lai iegūtu nepieciešamo ķēdes sekcijas līdzvērtīgu pretestību. Otrā metode ir trimmera pievienošana.

Jaudas izkliedes aprēķins

Jebkurā no variantiem, izvēloties ķēdes elektrisko pretestību, jāiestata nedaudz mazāka strāva, lai pagarinātu LED darbības laiku. Lai novērstu siltuma bojājumus, produkts tiek izmantots ieteicamajā temperatūras diapazonā. Epistar 1W HP - no -40 ° C līdz + 80 ° C. Ja nepieciešams, izmantojiet uzstādīšanu uz specializēta "zvaigznītes" radiatora. Šis papildinājums palielina efektīvo siltuma izkliedes laukumu.

Precīzai izvēlei tiek aprēķināta rezistora jaudas izkliede: P = I2 * R = (0,35) 2 * 7,57 = 0,1225 * 7,57 ≈0,93 W. Šī parametra rezerve ir vismaz 20-25%. Ar 1 W vērtējumu nepietiek, tāpēc tiek izvēlēts nākamais vērtējums standarta rindā - 2W.

Samontētās ķēdes efektivitāti pārbauda ar attiecību Uc / Ui = 2,35 / 5 = 0,47 (47%). Gala rezultāts rāda, ka vairāk nekā puse elektroenerģijas šajā gadījumā tiek izšķiesta. Faktiski indikators ir vēl sliktāks, jo gaismas diode ne visu patēriņa jaudu patērē radiācijai spektra redzamajā daļā. Ievērojama daļa ir elektromagnētiskie viļņi IR diapazonā.

Paralēlais savienojums

Jebkurā sērijas ķēdes punktā strāva ir vienāda. Tas vienkāršo aprēķinu, novērš ārkārtas gadījumus. Kad viens elements neizdodas, visi gaismas diodes tiek izslēgtas. Tāpēc bojājumi sprieguma palielināšanās dēļ nav iekļauti. Norādītie iemesli izskaidro šīs metodes popularitāti lentu lampu un citu dizainu izveidē.

Paralēla savienojuma izmantošana nodrošina noteiktas priekšrocības. Šajā versijā produkts saglabā daļēju funkcionalitāti, ja ir bojāta viena ķēde. Šis risinājums nodrošina vienādu spriegumu savienojuma vietās ar katras filiāles strāvas avotu.

Paralēlais savienojums ir piemērots neatkarīgu vadības shēmu organizēšanai. Jaungada vītņu principi ir balstīti uz šo tehnoloģiju. Atsevišķas filiāles ir savienotas ar barošanas avotu saskaņā ar programmas norādīto algoritmu.

Vienu rezistoru nevar izmantot vairākām paralēlām diodēm. Rūpīga pretestības izvēle ir saistīta ar nepieciešamību pēc precīzas strāvas regulēšanas. Dažās situācijās 0,1-0,5 A kļūdas izraisa sadalījumu, radikālu resursa samazinājumu.

Gaismas diodes faktiskās tehniskās īpašības ievērojami atšķiras pat vienā un tajā pašā sūtījumā. Šī iemesla dēļ katra ķēde ir aizsargāta ar atsevišķu rezistoru.

Lēta ICE īpašības

Tikai zemas izmaksas nav sliktas kvalitātes pierādījums. Ražošanas palielināšana un tehnoloģisko procesu uzlabošana samazina izmaksas.Tomēr attiecīgajā tirgus segmentā ir ražotāju produkti, kas faktiski neatbilst deklarētajām īpašībām.

Lai noteiktu iespējamās problēmas, pievērsiet uzmanību šādiem parametriem:

• lētos modeļos galvenās konstrukcijas daļas ir izgatavotas no alumīnija;
• vara analogi ir smagāki, efektīvāk noņem siltumu un ir izturīgi pret mehānisko spriedzi;
• kvalitatīvā izstrādājumā kristāla izmērs atbilst standartam (0,762 x 0,762 mm vai cits);
• nepilnības netieši pierāda darba zonas proporciju sagrozīšana (taisnstūris, nevis kvadrāts);
• lai palielinātu uzticamību, atbildīgie ražotāji palielina vadītāju skaitu, izmantojot diegi no cēlmetāliem.

Augstas kvalitātes gaismas diodes rada gaismas plūsmu 150–220 lūmenu uz 1 W patēriņa. Viltojumi - ne vairāk kā 50–70 lūmeni. Ja rodas šaubas, aizsardzības komponenti jāizvēlas īpaši uzmanīgi.