Cum se alege un rezistor de limitare a curentului pentru un LED

Sursele moderne de lumină cu LED-uri sunt potrivite pentru funcționarea pe termen lung în condiții dificile. Cu toate acestea, pentru protecția curentului, se utilizează o rezistență electrică limitativă. Calculul precis al rezistenței pentru LED va ajuta la selectarea componentelor funcționale ale circuitului fără erori.

Aplicarea unui rezistor de limitare a curentului pentru un LED

LED-urile sunt utilizate pentru decorarea decorativă, pentru a asigura o bună vizibilitate într-un coridor întunecat și pentru a rezolva alte probleme practice. Sunt mult mai economice în comparație cu becurile incandescente clasice. Rezistența ridicată previne contaminarea mediului înconjurător cu compuși chimici dăunători, care este posibilă după deteriorarea becului sursei de lumină cu descărcare de gaz.

Ținând cont de conductivitatea unilaterală a joncțiunii semiconductoare, este de înțeles necesitatea conectării LED-ului la o baterie de stocare, o altă sursă de curent continuu. Tensiunea unei rețele casnice standard este corectată, redusă la un nivel nominal. Rezistorul este utilizat pentru a limita curentul.

Caracteristici de lucru și calcule

În ciuda avantajelor semnificative, utilizatorii atenți recomandă să fie atenți la dezavantajele semnificative ale dispozitivelor LED:

• tehnologiile semiconductoare determină caracteristicile neliniare de curent-tensiune (VAC);
• o creștere a tensiunii peste un anumit prag este însoțită de degradarea joncțiunii p-n;
• la un anumit nivel (cu conexiune directă sau inversă), o creștere bruscă a puterii curente deteriorează produsul.

O importanță deosebită este rezistența intrinsecă scăzută în modul de funcționare. O modificare relativ mică a parametrilor de bază ai sursei de alimentare poate deteriora joncțiunea semiconductoare. Din acest motiv, un circuit de limitare a curentului este adăugat la circuit.

Un element pasiv suplimentar crește consumul de energie. Din acest motiv, se recomandă utilizarea unor astfel de soluții în combinație cu LED-uri de putere redusă sau crearea de dispozitive cu cicluri de funcționare mici.

Calcul matematic

În cel mai simplu circuit, un rezistor de limitare a curentului (R) și un LED sunt conectate în serie la o sursă de curent constant (I) cu o anumită tensiune (Ui) la bornele de ieșire. Puteți calcula rezistența electrică folosind formula binecunoscută a legii lui Ohm (I = U / R).

Al doilea postulat al lui Kirchhoff este de asemenea util. În acest exemplu, definește următoarea egalitate: Ui = Ur + UcUnde Ur (Uc) - tensiunea pe rezistor (LED), respectiv. Prin simpla transformare a acestor expresii, puteți obține dependențele de bază:

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

Aici Rc denotă rezistența diferențială a unui dispozitiv semiconductor, care se modifică neliniar în funcție de tensiune și curent. Pe partea inversă a caracteristicii curent-tensiune, se poate distinge zona de blocare. Creșterea substanțială Rc în această zonă împiedică mișcarea electronilor (Iobr = 0). Cu toate acestea, cu o creștere ulterioară a tensiunii la un anumit nivel (Urev-m), are loc o defecțiune a joncțiunii p-n.

Deoarece driverul furnizează curent continuu, trebuie să studiați cu atenție conexiunea „directă” corespunzătoare. Caracteristicile caracteristicii I - V:

• pe prima secțiune la Uн rezistența scade ușor și curentul crește în consecință;
• din Uн inainte de Um - zona de lucru (radiații în domeniul luminii);
• în plus - o scădere bruscă a rezistenței provoacă o creștere exponențială a rezistenței curente odată cu defectarea ulterioară a produsului.

LED-urile sunt calculate pe baza tensiunii de funcționare. Uc... Producătorii indică acest parametru în documentația însoțitoare. Pentru a calcula rezistența electrică a unui rezistor de limitare a curentului adecvat, utilizați formula: R = (Ui - Uc) / I.

Calcul grafic

Dacă luați CVC, puteți aplica o tehnică grafică. Informațiile grafice și digitale originale sunt preluate de pe pașaport sau de pe site-ul oficial al producătorului. Algoritmul acțiunilor (exemplu):

• conform datelor inițiale, curentul nominal LED (In) este de 25 mA;
• se trasează o linie punctată din punctul corespunzător (1) pe axa verticală a ordonatelor până la intersecția cu curba caracteristică I - V (2);
• observați tensiunea sursei de alimentare (Ui = 5,5 V) pe axa abscisei (3);
• trasați o linie prin punctele (2) și (3);
• intersecția cu axa y va arăta curentul maxim admisibil (Im = 60 mA).

În plus, conform formulei clasice, nu este dificil de calculat ce rezistență este necesară pentru LED în acest caz: R = Ui / Im = 5,5 / 0,06 ≈ 91,7... În linia de serie, trebuie să selectați cea mai apropiată denumire cu o marjă mică - 100 Ohm. Această soluție va reduce ușor eficiența. Dar într-un mod ușor, componentele funcționale se vor încălzi mai puțin. Sarcina pe joncțiunea semiconductoare va fi redusă în consecință. Așteptați să măriți durata de viață a sursei de lumină.

Pentru a selecta rezistorul corect, trebuie să cunoașteți puterea (P). Valori standard (W): 0,125; 0,25; 0,5; unu; 2; 5. Se pot face calcule pentru orice parametri cunoscuți folosind formulele: P = Im2 * R = Ur2 / R... Dacă luăm în considerare datele inițiale ale exemplului: P = 0,06 * 0,06 * 100 = 0,36 W. Luând în considerare gama tipică a modelului, este necesar să alegeți un rezistor de 100 Ohm cu o putere de disipare de 0,5 W.

Toleranțele pentru precizia rezistenței electrice a rezistențelor sunt cuprinse între 0,001 și 30% din valoarea nominală. În marcarea conform standardelor internaționale, clasele corespunzătoare sunt desemnate cu litere latine (D - 0,5%; G - 2%; J - 5%).

Conectarea unui LED printr-un rezistor

Luând în considerare datele prezentate, se pot trage câteva concluzii intermediare importante:

• circuitele de protecție rezistive sunt utilizate la putere redusă;
• nu îndeplinesc funcții de stabilizare;
• elementul pasiv nu este capabil să amortizeze supratensiunile de tensiune ale impulsului.

Indicatorii de performanță acceptabili pot fi obținuți prin crearea:

• senzori;
• indicatori;
• dispozitive de semnalizare.

Pentru un iluminat mic de acvariu local, această soluție este potrivită. Cu toate acestea, este puțin probabil ca consumul prelungit de cantități mari de energie să fie acceptabil. Lipsa de stabilizare se manifestă printr-o schimbare vizibilă a luminozității odată cu creșterea / scăderea tensiunii.

Experții recomandă utilizarea surselor de alimentare cu stabilizare de curent fiabilă, cu un consum total mai mare de 1,5-2 W. Aceste dispozitive (variatoare) sunt utilizate pentru a conecta grupuri de dispozitive de iluminat și dispozitive semiconductoare de mare putere.

Calcul rezistor pentru LED

Puteți face calculele necesare online folosind un calculator specializat. Utilizarea completă a acestor programe este oferită gratuit.

Cu toate acestea, accesul la Internet nu este întotdeauna disponibil.După ce a studiat o tehnică destul de simplă, oricine poate selecta rapid un rezistor pentru un LED fără a căuta software-ul adecvat.

Pentru o demonstrație vizuală a algoritmului, trebuie să luați în considerare conectarea unui rezistor de protecție la circuitul de alimentare (5 V) al unui LED specific (Epistar 1W HP).

Specificatii tehnice:

• puterea de disipare, W - 1;
• curent, mA - 350;
• tensiune înainte (tipică / maximă), V - 2,35 / 2,6.

Pentru a limita curentul LED, ținând cont de recomandările producătorului, este adecvat un rezistor cu rezistență electrică R = (5-2,35) / 0,35 = 7,57 Ohm. Conform standardului E24, cele mai apropiate valori sunt 7,5 și 8,2 ohmi. Dacă utilizați regulile standard, va trebui să alegeți o valoare mai mare, care diferă de cea calculată cu aproape 8,5%. O eroare suplimentară va fi creată de o toleranță de 5% pentru produsele ieftine produse în serie. Cu o astfel de abatere, este dificil să se obțină caracteristici acceptabile ale circuitului în ceea ce privește funcțiile de protecție și consumul de energie.

Prima modalitate de a rezolva problema este selectarea mai multor rezistențe inferioare. Apoi, o opțiune de conexiune serie, paralelă sau combinată este utilizată pentru a obține rezistența echivalentă necesară a secțiunii circuitului. A doua metodă este de a adăuga un aparat de tuns.

Calculul puterii disipate

În oricare dintre opțiuni, atunci când alegeți rezistența electrică a circuitului, ar trebui setat un curent puțin mai mic pentru a prelungi durata de viață a LED-ului. Pentru a preveni deteriorarea căldurii, produsul este utilizat în intervalul de temperatură recomandat. Pentru Epistar 1W HP - de la -40 ° C la + 80 ° C. Dacă este necesar, utilizați instalația pe un radiator special „stea”. Această adăugire mărește suprafața efectivă de disipare a căldurii.

Pentru o selecție exactă, se estimează disiparea puterii rezistorului: P = I2 * R = (0,35) 2 * 7,57 = 0,1225 * 7,57 ≈0,93 W. Rezerva pentru acest parametru se face cu cel puțin 20-25%. Evaluarea de 1 W nu este suficientă, deci se alege următorul rating din rândul standard - 2W.

Eficiența circuitului asamblat este verificată de raportul Uc / Ui = 2,35 / 5 = 0,47 (47%). Rezultatul final arată că mai mult de jumătate din energia electrică în acest caz este irosită. De fapt, indicatorul este și mai rău, deoarece nu toată puterea de consum este consumată de LED pentru radiații în partea vizibilă a spectrului. O parte semnificativă o reprezintă undele electromagnetice din gama IR.

Conexiune paralelă

În orice moment al circuitului de serie, curentul este același. Acest lucru simplifică calculul și previne situațiile de urgență. Când un element eșuează, toate LED-urile sunt stinse. Prin urmare, daunele cauzate de creșterea tensiunii sunt excluse. Motivele menționate explică popularitatea acestei metode în crearea lămpilor cu benzi și a altor modele.

Anumite avantaje sunt oferite de utilizarea unei conexiuni paralele. În această versiune, produsul păstrează o funcționalitate parțială dacă un circuit este deteriorat. Această soluție asigură aceeași tensiune în punctele de conectare la sursa de alimentare a fiecărei ramuri.

Conexiunea paralelă este potrivită pentru organizarea unor scheme de control independente. Principiile ghirlandelor de Anul Nou se bazează pe această tehnologie. Ramurile separate sunt conectate la sursa de alimentare conform algoritmului specificat de program.

Nu puteți utiliza un rezistor pentru mai multe diode paralele. Selectarea atentă a rezistenței se datorează necesității unei reglări precise a curentului. În unele situații, erorile de 0,1-0,5 A provoacă defecțiuni, o reducere radicală a resursei.

Caracteristicile tehnice reale ale LED-urilor diferă semnificativ chiar și în același lot. Din acest motiv, fiecare circuit este protejat cu un rezistor separat.

Caracteristicile ICE ieftine

Costul redus singur nu este o dovadă a calității slabe. Extinderea producției și îmbunătățirea proceselor tehnologice reduce costurile.Cu toate acestea, în segmentul de piață corespunzător, există produse de la producători care nu corespund efectiv caracteristicilor declarate.

Pentru a determina posibilele probleme, acordați atenție următorilor parametri:

• la modelele ieftine, principalele părți ale structurii sunt fabricate din aluminiu;
• omologii din cupru sunt mai grei, îndepărtează căldura mai eficient și sunt rezistenți la stres mecanic;
• într-un produs de calitate, dimensiunea cristalului corespunde standardului (0,762 x 0,762 mm sau altele);
• dezavantajele sunt evidentiate indirect de distorsiunea proporțiilor zonei de lucru (dreptunghi în loc de pătrat);
• pentru a crește fiabilitatea, producătorii responsabili cresc numărul de conductori, folosind fire din metale nobile.

LED-urile de înaltă calitate creează un flux luminos de 150-220 lumeni pe 1 W de consum. Falsuri - nu mai mult de 50-70 lumeni. În caz de îndoială, componentele de protecție trebuie selectate cu o atenție deosebită.