Cách chọn điện trở giới hạn dòng điện cho đèn LED

Nguồn sáng LED hiện đại rất phù hợp để hoạt động lâu dài trong điều kiện khó khăn. Tuy nhiên, để bảo vệ dòng điện, một điện trở hạn chế được sử dụng. Việc tính toán chính xác điện trở cho đèn LED sẽ giúp việc lựa chọn các thành phần chức năng của mạch không bị sai số.

Ứng dụng của điện trở giới hạn dòng điện cho đèn LED

Đèn LED được sử dụng để trang trí trang trí, cung cấp khả năng hiển thị tốt trong một hành lang tối và giải quyết các vấn đề thực tế khác. Chúng tiết kiệm hơn nhiều so với bóng đèn sợi đốt cổ điển. Độ bền cao giúp ngăn ngừa sự ô nhiễm của môi trường với các hợp chất hóa học có hại, có thể xảy ra sau khi bóng đèn của nguồn sáng phóng điện bị hư hỏng.

Có tính đến độ dẫn điện một mặt của điểm nối bán dẫn, nhu cầu kết nối đèn LED với pin lưu trữ, nguồn điện một chiều khác, là điều dễ hiểu. Điện áp của mạng hộ gia đình tiêu chuẩn được chỉnh lưu, giảm xuống mức danh định. Điện trở giới hạn dòng điện.

Các tính năng của công việc và tính toán

Mặc dù có những ưu điểm đáng kể, người dùng chú ý khuyên bạn nên chú ý đến những nhược điểm đáng kể của các thiết bị LED:

• công nghệ bán dẫn xác định đặc tính dòng điện-điện áp phi tuyến (VAC);
• sự gia tăng điện áp trên một ngưỡng nhất định đi kèm với sự suy giảm của đường giao nhau pn;
• ở một mức nhất định (với chuyển mạch trực tiếp hoặc ngược lại), cường độ dòng điện tăng mạnh làm hỏng sản phẩm.

Đặc biệt quan trọng là sức đề kháng nội tại thấp trong chế độ hoạt động. Một sự thay đổi tương đối nhỏ trong các thông số cơ bản của nguồn điện có thể làm hỏng đường giao nhau bán dẫn. Vì lý do này, một điện trở hạn chế dòng được thêm vào mạch.

Một yếu tố thụ động bổ sung làm tăng mức tiêu thụ năng lượng. Vì lý do này, nên sử dụng các giải pháp như vậy kết hợp với đèn LED công suất thấp hoặc tạo ra các thiết bị có chu kỳ nhiệm vụ nhỏ.

Tính toán toán học

Trong mạch đơn giản nhất, một điện trở hạn chế dòng điện (R) và một đèn LED được mắc nối tiếp với nguồn dòng điện không đổi (I) có điện áp nhất định (Ui) ở các đầu ra. Bạn có thể tính điện trở bằng công thức nổi tiếng của định luật Ohm (I = U / R).

Định đề thứ hai của Kirchhoff cũng hữu ích. Trong ví dụ này, nó xác định đẳng thức sau: Ui = Ur + UcỞ đâu Ur (Uc) - điện áp trên điện trở (LED), tương ứng. Chỉ cần chuyển đổi các biểu thức này, bạn có thể nhận được các phụ thuộc cơ bản:

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

Đây Rc biểu thị điện trở vi sai của linh kiện bán dẫn, điện trở này thay đổi không tuyến tính phụ thuộc vào điện áp và dòng điện. Trên phần ngược lại của đặc tính dòng điện-điện áp, vùng chặn có thể được phân biệt. Tăng đáng kể Rc trong khu vực này ngăn cản sự chuyển động của các electron (Iobr = 0). Tuy nhiên, với sự gia tăng điện áp sau đó ở một mức nhất định (Urev-m), sự cố của đường giao nhau p-n xảy ra.

Vì trình điều khiển cung cấp nguồn DC, bạn cần nghiên cứu cẩn thận kết nối "trực tiếp" tương ứng. Đặc điểm của đặc tính I - V:

• trong phần đầu tiên để Uн điện trở giảm êm và dòng điện tăng lên tương ứng;
• từ Uн trước Ừm - khu vực làm việc (bức xạ trong dải ánh sáng);
• hơn nữa - điện trở giảm mạnh dẫn đến cường độ dòng điện tăng theo cấp số nhân khi sản phẩm bị hỏng sau đó.

Đèn LED được tính toán dựa trên điện áp hoạt động. Uc... Các nhà sản xuất chỉ ra thông số này trong tài liệu kèm theo. Để tính điện trở của một điện trở giới hạn dòng điện thích hợp, hãy sử dụng công thức: R = (Ui - Uc) / I.

Tính toán đồ họa

Nếu bạn thi CVC, bạn có thể áp dụng một kỹ thuật đồ họa. Thông tin đồ họa và kỹ thuật số ban đầu được lấy từ hộ chiếu hoặc trên trang web chính thức của nhà sản xuất. Thuật toán các hành động (ví dụ):

• Theo dữ liệu ban đầu, dòng LED danh định (In) là 25 mA;
• một đường chấm được vẽ từ điểm tương ứng (1) trên trục tung của pháp tuyến đến giao điểm với đường đặc tính I - V (2);
• lưu ý điện áp của nguồn điện (Ui = 5,5 V) trên trục abscissa (3);
• kẻ đường thẳng qua điểm (2) và (3);
• giao điểm với trục y sẽ hiển thị dòng điện tối đa cho phép (Im = 60 mA).

Hơn nữa, theo công thức cổ điển, không khó để tính toán điện trở nào cần thiết cho đèn LED trong trường hợp này: R = Ui / Im = 5,5 / 0,06 ≈ 91,7... Trong dòng nối tiếp, bạn cần chọn mệnh giá gần nhất với biên độ nhỏ - 100 Ohm. Giải pháp này sẽ làm giảm một chút hiệu quả. Nhưng ở chế độ nhẹ nhàng, các thành phần chức năng sẽ ít nóng lên. Tải trên mối nối bán dẫn sẽ được giảm tương ứng. Mong đợi để tăng tuổi thọ của nguồn sáng.

Để chọn đúng điện trở, bạn cần biết công suất (P). Các giá trị tiêu chuẩn (W): 0,125; 0,25; 0,5; một; 2; 5. Các phép tính có thể được thực hiện cho bất kỳ tham số đã biết nào bằng cách sử dụng các công thức: P = Im2 * R = Ur2 / R... Nếu chúng ta lấy dữ liệu ban đầu của ví dụ đang xét: P = 0,06 * 0,06 * 100 = 0,36 W. Có tính đến phạm vi mô hình điển hình, cần phải chọn một điện trở 100 Ohm với công suất tiêu tán 0,5 W.

Dung sai cho độ chính xác của điện trở của các điện trở là 0,001 đến 30% danh định. Trong việc đánh dấu theo tiêu chuẩn quốc tế, các lớp tương ứng được ký hiệu bằng chữ cái Latinh (D - 0,5%; G - 2%; J - 5%).

Kết nối đèn LED thông qua một điện trở

Có tính đến các dữ liệu được trình bày, có thể rút ra một số kết luận trung gian quan trọng:

• mạch bảo vệ điện trở được sử dụng ở công suất thấp;
• chúng không thực hiện chức năng ổn định;
• phần tử thụ động không có khả năng làm giảm xung điện áp tăng.

Có thể thu được các chỉ số hiệu suất có thể chấp nhận được bằng cách tạo:

• cảm biến;
• các chỉ số;
• các thiết bị báo hiệu.

Đối với một hồ cá nhỏ chiếu sáng cục bộ, giải pháp này là phù hợp. Tuy nhiên, việc tiêu thụ một lượng lớn năng lượng trong thời gian dài khó có thể được chấp nhận. Sự thiếu ổn định được biểu hiện bằng sự thay đổi đáng kể về độ sáng khi điện áp tăng / giảm.

Các chuyên gia khuyên bạn nên sử dụng bộ nguồn có khả năng ổn định dòng điện đáng tin cậy với tổng mức tiêu thụ lớn hơn 1,5-2 W. Các thiết bị này (bộ điều chỉnh độ sáng) được sử dụng để kết nối các nhóm thiết bị chiếu sáng và thiết bị bán dẫn công suất cao.

Tính toán điện trở cho đèn LED

Bạn có thể thực hiện các phép tính cần thiết trực tuyến bằng máy tính chuyên dụng. Việc sử dụng đầy đủ các chương trình như vậy được cung cấp miễn phí.

Tuy nhiên, không phải lúc nào cũng có thể truy cập Internet.Sau khi nghiên cứu một kỹ thuật khá đơn giản, bất kỳ ai cũng có thể nhanh chóng chọn điện trở cho đèn LED mà không cần tìm kiếm phần mềm thích hợp.

Để minh họa trực quan thuật toán, bạn cần xem xét kết nối điện trở bảo vệ với mạch cấp nguồn (5 V) của một đèn LED cụ thể (Epistar 1W HP).

Thông số kỹ thuật:

• công suất tiêu tán, W - 1;
• dòng điện, mA - 350;
• điện áp chuyển tiếp (điển hình / tối đa), V - 2,35 / 2,6.

Để hạn chế dòng điện của đèn LED, có tính đến các khuyến nghị của nhà sản xuất, một điện trở có điện trở R = (5-2,35) / 0,35 = 7,57 Ohm là phù hợp. Theo tiêu chuẩn E24, các giá trị gần nhất là 7,5 và 8,2 ohms. Nếu bạn sử dụng các quy tắc tiêu chuẩn, bạn sẽ phải chọn một giá trị lớn hơn, khác với giá trị được tính gần 8,5%. Một sai số bổ sung sẽ được tạo ra bởi dung sai 5% đối với các sản phẩm rẻ tiền được sản xuất hàng loạt. Với độ lệch như vậy, rất khó để có được các đặc tính mạch có thể chấp nhận được về chức năng bảo vệ và công suất tiêu thụ.

Cách đầu tiên để giải quyết vấn đề là chọn một số điện trở thấp hơn. Tiếp theo, một tùy chọn kết nối nối tiếp, song song hoặc kết hợp được sử dụng để có được điện trở tương đương cần thiết của phần mạch. Phương pháp thứ hai là thêm một tông đơ.

Tính toán tiêu tán công suất

Trong bất kỳ tùy chọn nào, khi chọn điện trở của mạch, nên đặt dòng điện thấp hơn một chút để kéo dài tuổi thọ của đèn LED. Để tránh hư hỏng do nhiệt, sản phẩm được sử dụng trong phạm vi nhiệt độ khuyến nghị. Đối với Epistar 1W HP - từ -40 ° C đến + 80 ° C. Nếu cần, hãy sử dụng cài đặt trên bộ tản nhiệt "sao" chuyên dụng. Việc bổ sung này giúp tăng diện tích tản nhiệt hiệu quả.

Để lựa chọn chính xác, công suất tiêu tán của điện trở được ước tính: P = I2 * R = (0,35) 2 * 7,57 = 0,1225 * 7,57 ≈0,93 W. Dự trữ cho thông số này được thực hiện ít nhất 20-25%. Xếp hạng 1 W là không đủ, vì vậy xếp hạng tiếp theo trong hàng tiêu chuẩn được chọn - 2W.

Kiểm tra hiệu suất của đoạn mạch lắp ráp bằng tỉ số Uc / Ui = 2,35 / 5 = 0,47 (47%). Kết quả cuối cùng cho thấy hơn một nửa lượng điện trong trường hợp này bị lãng phí. Trên thực tế, chỉ báo thậm chí còn tệ hơn, vì không phải tất cả công suất tiêu thụ đều được đèn LED tiêu thụ cho bức xạ trong phần nhìn thấy của quang phổ. Một phần đáng kể là sóng điện từ trong dải IR.

Kết nối song song

Tại bất kỳ điểm nào trong đoạn mạch nối tiếp, cường độ dòng điện là như nhau. Điều này giúp đơn giản hóa việc tính toán, ngăn ngừa các trường hợp khẩn cấp. Khi một phần tử bị lỗi, tất cả các đèn LED sẽ bị tắt. Do đó hư hỏng do tăng điện áp được loại trừ. Các lý do được lưu ý giải thích sự phổ biến của phương pháp này trong việc tạo ra đèn dải và các thiết kế khác.

Việc sử dụng kết nối song song mang lại những lợi thế nhất định. Trong phiên bản này, sản phẩm vẫn giữ được chức năng một phần nếu một mạch bị hỏng. Giải pháp này đảm bảo cùng một điện áp tại các điểm đấu nối với nguồn điện của mỗi nhánh.

Kết nối song song thích hợp để tổ chức các sơ đồ điều khiển độc lập. Các nguyên tắc của vòng hoa năm mới dựa trên công nghệ này. Các nhánh riêng biệt được kết nối với nguồn điện theo thuật toán quy định của chương trình.

Bạn không thể sử dụng một điện trở cho một số điốt song song. Việc lựa chọn điện trở một cách cẩn thận là do cần phải có quy định chính xác về dòng điện. Trong một số tình huống, sai số 0,1-0,5 A gây ra sự cố, giảm triệt để tài nguyên.

Các đặc tính kỹ thuật thực tế của đèn LED có sự khác biệt đáng kể ngay cả trong cùng một lô hàng. Vì lý do này, mỗi mạch được bảo vệ bằng một điện trở riêng biệt.

Đặc điểm của ICE giá rẻ

Chi phí thấp không phải là bằng chứng của chất lượng kém. Mở rộng quy mô sản xuất và cải tiến quy trình công nghệ giúp giảm chi phí.Tuy nhiên, trong phân khúc thị trường tương ứng, có những sản phẩm từ các nhà sản xuất không thực sự tương ứng với các đặc tính đã công bố.

Để xác định các vấn đề có thể xảy ra, hãy chú ý đến các thông số sau:

• trong các mô hình giá rẻ, các bộ phận chính của cấu trúc được làm bằng nhôm;
• các chất tương tự đồng nặng hơn, loại bỏ nhiệt hiệu quả hơn và có khả năng chống ứng suất cơ học;
• trong một sản phẩm chất lượng, kích thước tinh thể tương ứng với tiêu chuẩn (0,762 x 0,762 mm hoặc khác);
• những thiếu sót được chứng minh gián tiếp bằng sự biến dạng tỷ lệ của khu vực làm việc (hình chữ nhật thay vì hình vuông);
• để tăng độ tin cậy, các nhà sản xuất có trách nhiệm đang tăng số lượng dây dẫn, sử dụng các sợi làm bằng kim loại quý.

Đèn LED chất lượng cao tạo ra quang thông 150-220 lumen trên 1 W tiêu thụ. Hàng giả - không quá 50-70 lumen. Khi có nghi ngờ, các thành phần bảo vệ phải được lựa chọn cẩn thận.