Hvordan velge en strømbegrensende motstand for en LED

Moderne LED-lyskilder er godt egnet for langvarig drift under vanskelige forhold. For strømbeskyttelse brukes imidlertid en begrensende elektrisk motstand. Nøyaktig beregning av motstanden for LED-en vil bidra til å velge de funksjonelle komponentene i kretsen uten feil.

Påføring av en strømbegrensende motstand for en LED

LED-lys brukes til dekorativ dekorasjon, noe som gir god synlighet i en mørk korridor og løser andre praktiske problemer. De er mye mer økonomiske enn klassiske glødepærer. Høy styrke forhindrer forurensning av miljøet med skadelige kjemiske forbindelser, noe som er mulig etter skade på lyspære fra gassutladning.

Tatt i betraktning den ensidige ledningsevnen til halvlederkrysset, er behovet for å koble lysdioden til et lagringsbatteri, en annen likestrømskilde, forståelig. Spenningen til et standard husholdningsnett blir utbedret, redusert til et nominelt nivå. Motstanden begrenser strømmen.

Funksjoner av arbeid og beregninger

Til tross for de betydelige fordelene, anbefaler oppmerksomme brukere å ta hensyn til de betydelige ulempene ved LED-enheter:

• halvlederteknologier bestemmer ikke-lineære strømspenningsegenskaper (VAC);
• en økning i spenning over en viss terskel er ledsaget av nedbrytning av pn-krysset;
• på et visst nivå (med direkte eller omvendt bytte), skader en kraftig økning i strømstyrken produktet.

Av særlig betydning er den lave indre motstanden i driftsmodus. En relativt liten endring i de grunnleggende parametrene til strømforsyningen kan skade halvlederkrysset. Av denne grunn legges en strømbegrensende motstand til kretsen.

Et ekstra passivt element øker energiforbruket. Av denne grunn anbefales det å bruke slike løsninger i kombinasjon med lysdioder med lav effekt, eller å lage enheter med små driftssykluser.

Matematisk beregning

I den enkleste kretsen er en strømbegrensende motstand (R) og en LED seriekoblet til en konstant strømkilde (I) med en viss spenning (Ui) ved utgangsterminalene. Du kan beregne den elektriske motstanden ved hjelp av den velkjente formelen til Ohms lov (I = U / R).

Kirchhoffs andre postulat er også nyttig. I dette eksemplet definerer det følgende likhet: Ui = Ur + Uchvor Ur (Uc) - spenning over henholdsvis motstanden (LED). Ved å bare transformere disse uttrykkene, kan du få de grunnleggende avhengighetene:

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

Her Rc betegner differensialmotstanden til en halvlederanordning, som endres ikke-lineært avhengig av spenning og strøm. På baksiden av strømspenningskarakteristikken kan blokkeringsområdet skilles ut. Markant økning Rc i dette området forhindrer bevegelse av elektroner (Iobr = 0). Imidlertid, med en påfølgende økning i spenning på et visst nivå (Urev-m), oppstår en sammenbrudd av p-n-krysset.

Siden driveren leverer likestrøm, må du nøye studere den tilsvarende "direkte" tilkoblingen. Funksjonene til I - V karakteristikken:

• på første seksjon til Uн motstand reduseres jevnt og strøm øker tilsvarende;
• fra Uн før Um - arbeidsområde (stråling i lysområdet);
• videre - en kraftig reduksjon i motstand fremkaller en eksponentiell økning i strømstyrken med påfølgende svikt i produktet.

Lysdioder beregnes ut fra driftsspenningen. Uc... Produsenter angir denne parameteren i den medfølgende dokumentasjonen. For å beregne den elektriske motstanden til en passende strømbegrensende motstand, bruk formelen: R = (Ui - Uc) / I.

Grafisk beregning

Hvis du tar CVC, kan du bruke en grafisk teknikk. Den første grafiske og digitale informasjonen er hentet fra passet, eller på produsentens offisielle nettside. Handlingsalgoritme (eksempel):

• ifølge de opprinnelige dataene er den nominelle LED-strømmen (In) 25 mA;
• en stiplet linje er tegnet fra det tilsvarende punktet (1) på ordinatens vertikale akse til krysset med I-V-karakteristikkurven (2);
• merk spenningen til strømforsyningen (Ui = 5,5 V) på abscissa-aksen (3);
• tegne en linje gjennom punktene (2) og (3);
• krysset med y-aksen viser den maksimalt tillatte strømmen (Im = 60 mA).

Videre, i henhold til den klassiske formelen, er det ikke vanskelig å beregne hvilken motstand som trengs for LED i dette tilfellet: R = Ui / Im = 5,5 / 0,06 ≈ 91,7... I seriellinjen må du velge nærmeste pålydende med liten margin - 100 Ohm. Denne løsningen vil redusere effektiviteten litt. Men i en mild modus vil funksjonelle komponenter varme opp mindre. Belastningen på halvlederkrysset reduseres tilsvarende. Forvent å øke levetiden til lyskilden.

For å velge riktig motstand, må du vite effekten (P). Standardverdier (W): 0,125; 0,25; 0,5; en; 2; 5. Beregninger kan gjøres for alle kjente parametere ved hjelp av formlene: P = Im2 * R = Ur2 / R... Hvis vi tar de opprinnelige dataene til eksemplet under vurdering: P = 0,06 * 0,06 * 100 = 0,36 W. Tatt i betraktning det typiske modellområdet, er det nødvendig å velge en 100 Ohm motstand med en spredningseffekt på 0,5 W.

Toleransene for nøyaktigheten av den elektriske motstanden til motstandene er 0,001 til 30% av det nominelle. I merkingen i henhold til internasjonale standarder er de tilsvarende klassene betegnet med latinske bokstaver (D - 0,5%; G - 2%; J - 5%).

Koble til en LED gjennom en motstand

Tatt i betraktning de presenterte dataene, kan flere viktige mellomkonklusjoner trekkes:

• resistive beskyttelseskretser brukes ved lav effekt;
• de utfører ikke stabiliseringsfunksjoner;
• det passive elementet er ikke i stand til å dempe impulsspenning.

Akseptable ytelsesindikatorer kan fås ved å lage:

• sensorer;
• indikatorer;
• signalutstyr.

For en liten lokal akvariumbelysning er denne løsningen egnet. Det er imidlertid lite sannsynlig at langvarig forbruk av store mengder energi vil være akseptabelt. Mangelen på stabilisering manifesteres av en merkbar endring i lysstyrke med økende / synkende spenning.

Eksperter anbefaler å bruke strømforsyninger med pålitelig strømstabilisering med et totalt forbruk på mer enn 1,5-2 W. Disse enhetene (dimmere) brukes til å koble til grupper av belysningsenheter og halvledere med høy effekt.

Motstandsberegning for LED

Du kan gjøre de nødvendige beregningene online ved hjelp av en spesialisert kalkulator. Full bruk av slike programmer tilbys gratis.

Internett-tilgang er imidlertid ikke alltid tilgjengelig.Etter å ha studert en ganske enkel teknikk, kan alle raskt velge en motstand for en LED uten å lete etter riktig programvare.

For en visuell demonstrasjon av algoritmen, må du vurdere å koble en beskyttende motstand til strømforsyningskretsen (5 V) til en bestemt LED (Epistar 1W HP).

Tekniske spesifikasjoner:

• spredningskraft, W - 1;
• strøm, mA - 350;
• fremover spenning (typisk / maks.), V - 2,35 / 2,6.

For å begrense LED-strømmen, med hensyn til produsentens anbefalinger, er en motstand med en elektrisk motstand R = (5-2.35) / 0.35 = 7.57 Ohm egnet. I henhold til E24-standarden er de nærmeste verdiene 7,5 og 8,2 ohm. Hvis du bruker standardreglene, må du velge en større verdi, som skiller seg fra den beregnede med nesten 8,5%. En ekstra feil vil opprettes med en 5% toleranse for masseproduserte billige produkter. Med et slikt avvik er det vanskelig å oppnå akseptable kretsegenskaper når det gjelder beskyttelsesfunksjoner og strømforbruk.

Den første måten å løse problemet på er å velge flere lavere motstander. Deretter brukes et serie-, parallell- eller kombinert tilkoblingsalternativ for å oppnå den nødvendige ekvivalente motstanden til kretsseksjonen. Den andre metoden er å legge til en trimmer.

Beregning av kraftuttak

I et av alternativene, når du velger den elektriske motstanden til kretsen, bør en litt lavere strøm innstilles for å forlenge levetiden til LED-en. For å forhindre varmeskader, brukes produktet innenfor det anbefalte temperaturområdet. For Epistar 1W HP - fra -40 ° C til + 80 ° C. Bruk eventuelt installasjonen på en spesialisert "stjerne" radiator. Dette tillegget øker det effektive varmeavledningsområdet.

For nøyaktig valg estimeres motstandens spredning av motstanden: P = I2 * R = (0,35) 2 * 7,57 = 0,1225 * 7,57 ≈0,93 W. Reserven for denne parameteren er laget minst 20-25%. 1 W-klassifiseringen er ikke nok, så neste vurdering i standardraden blir valgt - 2W.

Effektiviteten til den sammensatte kretsen kontrolleres av forholdet Uc / Ui = 2,35 / 5 = 0,47 (47%). Det endelige resultatet viser at mer enn halvparten av strømmen i dette tilfellet er bortkastet. Faktisk er indikatoren enda verre, siden ikke all forbrukseffekt forbrukes av LED-en for stråling i den synlige delen av spekteret. En betydelig del er elektromagnetiske bølger i IR-området.

Parallell forbindelse

Når som helst i seriekretsen er strømmen den samme. Dette forenkler beregningen, forhindrer nødsituasjoner. Når ett element svikter, slås alle lysdiodene av. Derfor er skader på grunn av spenningsøkning ekskludert. De bemerkede årsakene forklarer populariteten til denne metoden i opprettelsen av stripelamper og andre design.

Bruken av en parallell forbindelse gir visse fordeler. I denne versjonen beholder produktet delvis funksjonalitet hvis en krets er skadet. Denne løsningen sikrer samme spenning ved tilkoblingspunktene til strømkilden til hver gren.

Parallell tilkobling er egnet for organisering av uavhengige kontrollopplegg. Prinsippene for nyttårsgirlandene er basert på denne teknologien. Separate grener er koblet til strømkilden i henhold til algoritmen spesifisert av programmet.

Du kan ikke bruke en motstand for flere parallelle dioder. Nøye valg av motstand skyldes behovet for nøyaktig strømregulering. I noen situasjoner forårsaker feil på 0,1-0,5 A sammenbrudd, en radikal reduksjon i ressursen.

De faktiske tekniske egenskapene til lysdioder varierer betydelig selv i samme sending. Av denne grunn er hver krets beskyttet med en separat motstand.

Funksjoner av billig ICE

Lav kostnad alene er ikke bevis på dårlig kvalitet. Å øke produksjonen og forbedre teknologiske prosesser reduserer kostnadene.Imidlertid er det i det tilsvarende markedssegmentet produkter fra produsenter som faktisk ikke samsvarer med de deklarerte egenskapene.

For å finne mulige problemer, vær oppmerksom på følgende parametere:

• i billige modeller er hoveddelene av strukturen laget av aluminium;
• kobberanaloger er tyngre, fjerner varmen mer effektivt og er motstandsdyktige mot mekanisk belastning;
• i et kvalitetsprodukt tilsvarer krystallstørrelsen standarden (0,762 x 0,762 mm eller annet);
• manglene fremgår indirekte av forvrengning av proporsjonene til arbeidsområdet (rektangel i stedet for kvadrat);
• For å øke påliteligheten øker ansvarlige produsenter antall ledere ved å bruke tråder laget av edle metaller.

Lysdioder av høy kvalitet skaper en lysstrøm på 150-220 lumen per 1 W forbruk. Forfalskninger - ikke mer enn 50-70 lumen. I tvilstilfeller bør beskyttelseskomponentene velges med særlig forsiktighet.