Hlavným parametrom ovplyvňujúcim životnosť LED je elektrický prúd, ktorého hodnota je prísne štandardizovaná pre každý typ LED prvku. Jedným z bežných spôsobov, ako obmedziť maximálny prúd, je použiť obmedzovací odpor. Rezistor pre LED je možné vypočítať bez použitia zložitých výpočtov založených na Ohmovom zákone, s použitím technických hodnôt parametrov diódy a napätia v spínacom obvode.
Obsah
Funkcie zapnutia LED
Prvky vyžarujúce svetlo, ktoré pracujú na rovnakom princípe ako usmerňovacie diódy, majú charakteristické vlastnosti. Najdôležitejšie sú:
- Extrémne negatívna citlivosť na napätie s obrátenou polaritou. LED pripojená k obvodu s nesprávnou polaritou zlyhá takmer okamžite.
- Úzky rozsah prípustného prevádzkového prúdu cez p-n prechod.
- Závislosť prechodového odporu od teploty, ktorá je typická pre väčšinu polovodičových prvkov.
Posledný bod by sa mal prediskutovať podrobnejšie, pretože je to hlavný bod pre výpočet zhášacieho odporu. Dokumentácia k vyžarovacím prvkom uvádza prípustný rozsah menovitého prúdu, v ktorom zostávajú prevádzkyschopné a poskytujú špecifikované vyžarovacie charakteristiky. Podhodnotenie hodnoty nie je smrteľné, ale vedie k určitému zníženiu jasu. Od určitej limitnej hodnoty sa prechod prúdu cez prechod zastaví a žiara nebude chýbať.
Prekročenie prúdu najskôr vedie k zvýšeniu jasu žiary, ale životnosť sa výrazne zníži. Ďalšie zvýšenie vedie k poruche prvku. Cieľom výberu odporu LED je teda obmedziť maximálny povolený prúd v najhorších podmienkach.
Napätie na polovodičovom prechode je obmedzené fyzikálnymi procesmi na ňom a je v úzkom rozsahu približne 1-2 V. 12-voltové svetelné diódy, často inštalované na autách, môžu obsahovať reťazec sériovo zapojených prvkov alebo obmedzovač obvod zahrnutý v návrhu.
Prečo potrebujete rezistor pre LED
Použitie obmedzovacích odporov pri zapínaní LED je síce nie najefektívnejšie, ale najjednoduchšie a najlacnejšie riešenie na obmedzenie prúdu v prijateľných medziach. Obvodové riešenia, ktoré vám umožňujú stabilizovať prúd v obvode emitora s vysokou presnosťou, sa pomerne ťažko opakujú a hotové majú vysoké náklady.
Použitie odporov vám umožňuje vykonávať osvetlenie a podsvietenie samostatne. Hlavná vec v tomto prípade je schopnosť používať meracie prístroje a minimálne spájkovacie schopnosti. Dobre navrhnutý obmedzovač, zohľadňujúci možné tolerancie a teplotné výkyvy, je schopný zabezpečiť normálne fungovanie LED diód počas celej deklarovanej životnosti pri minimálnych nákladoch.
Paralelné a sériové pripojenie LED diód
Aby sa skombinovali parametre výkonových obvodov a charakteristiky LED, je rozšírené sériové a paralelné pripojenie niekoľkých prvkov. Každý typ pripojenia má výhody aj nevýhody.
Paralelné pripojenie
Výhodou takéhoto zapojenia je použitie iba jedného obmedzovača pre celý okruh. Treba poznamenať, že táto výhoda je jediná, preto sa paralelné pripojenie prakticky nikdy nenachádza, s výnimkou priemyselných výrobkov nízkej kvality. Nevýhody sú:
- Stratový výkon na obmedzovacom prvku sa zvyšuje úmerne s počtom paralelne zapojených LED.
- Rozptyl parametrov prvkov vedie k nerovnomernému rozloženiu prúdov.
- Vyhorenie jedného z žiaričov vedie k lavínovému zlyhaniu všetkých ostatných v dôsledku zvýšenia poklesu napätia na paralelne zapojenej skupine.
Zapojenie trochu zvyšuje prevádzkové vlastnosti, kde je prúd cez každý vyžarovací prvok obmedzený samostatným odporom. Presnejšie ide o paralelné zapojenie jednotlivých obvodov tvorených LED diódami s obmedzovacími odpormi.Hlavnou výhodou je väčšia spoľahlivosť, pretože porucha jedného alebo viacerých prvkov žiadnym spôsobom neovplyvní činnosť ostatných.
Nevýhodou je skutočnosť, že v dôsledku šírenia parametrov LED a technologickej tolerancie hodnoty odporu sa môže veľmi líšiť jas žiary jednotlivých prvkov. Takáto schéma obsahuje veľké množstvo rádiových prvkov.
Paralelné zapojenie s jednotlivými obmedzovačmi nachádza využitie v nízkonapäťových obvodoch, počnúc minimom, limitovaným úbytkom napätia na p-n prechode.
Sériové pripojenie
Sériové zapojenie vyžarujúcich prvkov sa stalo najrozšírenejším, pretože nepochybnou výhodou sériového obvodu je absolútna rovnosť prúdu prechádzajúceho každým prvkom. Pretože prúd cez jediný obmedzovací odpor a cez diódu je rovnaký, potom bude strata energie minimálna.
Významnou nevýhodou je, že porucha aspoň jedného z prvkov povedie k nefunkčnosti celého reťazca. Pre sériové pripojenie je potrebné zvýšené napätie, ktorého minimálna hodnota sa zvyšuje úmerne k počtu zahrnutých prvkov.
zmiešané začlenenie
Použitie veľkého počtu žiaričov je možné pri vykonávaní zmiešaného zapojenia, kedy sa používa niekoľko paralelne zapojených reťazcov a sériové zapojenie jedného obmedzovacieho odporu a niekoľkých LED.
Vyhorenie jedného z prvkov povedie k nefunkčnosti iba jedného okruhu, v ktorom je tento prvok nainštalovaný.Zvyšok bude fungovať správne.
Vzorce na výpočet rezistorov
Výpočet odporu rezistora pre LED je založený na Ohmovom zákone. Počiatočné parametre na výpočet odporu pre LED sú:
- napätie obvodu;
- prevádzkový prúd LED;
- pokles napätia na emitujúcej dióde (napájacie napätie LED).
Hodnota odporu sa určí z výrazu:
R = U/I
kde U je pokles napätia na rezistore a I je dopredný prúd cez LED.
Pokles napätia LED sa určí z výrazu:
U \u003d Upit – Usv,
kde Upit je napätie obvodu a Usv je menovitý pokles napätia na vyžarovacej dióde.
Výpočet LED pre rezistor dáva hodnotu odporu, ktorá nebude v štandardnom rozsahu hodnôt. Musíte si vziať odpor s odporom čo najbližšie k vypočítanej hodnote na väčšej strane. Toto zohľadňuje možné zvýšenie napätia. Je lepšie vziať hodnotu ako ďalšiu v rade odporov. Tým sa trochu zníži prúd cez diódu a zníži sa jas žiary, ale zároveň sa vyrovná každá zmena veľkosti napájacieho napätia a odporu diódy (napríklad pri zmene teploty).
Pred výberom hodnoty odporu by ste mali vyhodnotiť možné zníženie prúdu a jasu v porovnaní s hodnotami špecifikovanými vo vzorci:
(R – Rst)R•100 %
Ak je získaná hodnota menšia ako 5%, musíte zobrať väčší odpor, ak od 5 do 10%, môžete sa obmedziť na menší.
Nemenej dôležitým parametrom, ktorý ovplyvňuje spoľahlivosť prevádzky, je strata výkonu prvku obmedzujúceho prúd. Prúd prechádzajúci úsekom s odporom spôsobuje jeho zahrievanie.Na určenie výkonu, ktorý sa rozptýli, použite vzorec:
P = U•U/R
Použite obmedzovací odpor, ktorého stratový výkon prekročí vypočítanú hodnotu.
Príklad:
Na nej je LED s úbytkom napätia 1,7 V s menovitým prúdom 20 mA. Musí byť pripojený k 12 V okruhu.
Pokles napätia na obmedzovacom rezistore je:
U = 12 - 1,7 = 10,3 V
Odpor odporu:
R \u003d 10,3 / 0,02 \u003d 515 ohmov.
Najbližšia vyššia hodnota v štandardnom rozsahu je 560 ohmov. Pri tejto hodnote je pokles prúdu oproti nastavenej hodnote o niečo menší ako 10%, takže nie je potrebné brať väčšiu hodnotu.
Stratený výkon vo wattoch:
P = 10,3 • 10,3/560 = 0,19 W
Pre tento obvod teda môžete použiť prvok s povoleným rozptylovým výkonom 0,25 W.
Pripojenie LED pásika
LED pásy sú dostupné pre rôzne napájacie napätia. Na páske je obvod sériovo zapojených diód. Počet diód a odpor obmedzovacích odporov závisí od napájacieho napätia pásky.
Najbežnejšie typy LED pásikov sú určené na pripojenie do okruhu 12 V. Aj tu je možné použitie vyššej hodnoty napätia na prevádzku. Pre správny výpočet rezistorov je potrebné poznať prúd pretekajúci jednou časťou pásky.
Nárast dĺžky pásky spôsobuje úmerné zvýšenie prúdu, pretože minimálne úseky sú technologicky zapojené paralelne. Napríklad, ak je minimálna dĺžka segmentu 50 cm, potom 5 m páska z 10 takýchto segmentov bude mať 10-násobný nárast spotreby prúdu.
Podobné články:
