Kuidas valida LED-i jaoks voolu piiravat takistit

Kaasaegsed LED-valgusallikad on hästi kohandatud pikaajaliseks tööks rasketes tingimustes. Voolukaitseks kasutatakse aga piiravat elektritakistust. LED-i takisti täpne arvutamine aitab teil valida vooluringi funktsionaalsed komponendid ilma vigadeta.

Voolu piirava takisti rakendamine LED-i jaoks

LED-e kasutatakse dekoratiivseks dekoreerimiseks, tagades pimendatud koridoris hea nähtavuse ja lahendades muid praktilisi probleeme. Võrreldes klassikaliste hõõglampidega on need palju ökonoomsemad. Kõrge tugevus hoiab ära keskkonna saastumise kahjulike keemiliste ühenditega, mis on võimalik pärast gaaslahendusvalgusallika pirni kahjustamist.

Võttes arvesse pooljuhtide ristmiku ühesuunalist juhtivust, on vajadus ühendada LED aku või mõne muu alalisvoolu toiteallikaga. Tavalise majapidamisvõrgu pinge alaldatakse ja vähendatakse nimitasemeni. Takisti piirab voolu.

Töö omadused ja arvutused

Vaatamata olulistele eelistele soovitavad tähelepanelikud kasutajad pöörata tähelepanu LED-seadmete olulistele puudustele:

• pooljuhttehnoloogiad määravad mittelineaarsed voolu-pinge karakteristikud (CV karakteristikud);
• pinge tõusuga üle teatud künnise kaasneb pn-siirde lagunemine;
• teatud tasemel (otse- või pöördühendusega) kahjustab voolu järsk tõus toodet.

Eriti oluline on selle enda väike takistus töörežiimis. Suhteliselt väike muutus toiteallika põhiparameetrites võib kahjustada pooljuhtide ristmikku. Sel põhjusel lisatakse vooluahelasse voolu piirav takisti.

Täiendav passiivne element suurendab energiatarbimist. Sel põhjusel on soovitatav kasutada selliseid lahendusi koos väikese võimsusega LED-idega või luua lühikese töötsükliga seadmeid.

Matemaatiline arvutus

Lihtsaimas vooluringis on voolu piirav takisti (R) ja LED ühendatud järjestikku alalisvooluallikaga (I), mille väljundklemmidel on teatud pinge (Ui). Elektritakistust saab arvutada Ohmi seaduse üldtuntud valemiga (I = U/R).

Kasulik on ka Kirchhoffi teine ​​postulaat. Selles näites määratleb see järgmise võrdsuse: Ui = Ur + Uc, Kus Ur (Uc) – pinge vastavalt takistile (LED). Neid avaldisi lihtsalt teisendades saate põhisõltuvused:

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

Siin Rc tähistab pooljuhtseadme diferentsiaaltakistust, mis varieerub mittelineaarselt sõltuvalt pingest ja voolust. Voolu-pinge karakteristiku tagaküljel saab eristada blokeerimispiirkonda. Märkimisväärne tõus Rc selles piirkonnas takistab see elektronide liikumist (Iobr = 0). Kuid järgneva pinge tõusuga teatud tasemel (Urev) toimub pn-siirde purunemine.

Kuna draiver pakub alalisvoolu, peate hoolikalt uurima vastavat "otset" ühendust. Voolu-pinge karakteristiku omadused:

• esimeses osas Un takistus väheneb järk-järgult ja vool suureneb vastavalt;
• alates Un enne Ee – tööpiirkond (kiirgus valgusvahemikus);
• Lisaks põhjustab takistuse järsk langus voolu tugevuse eksponentsiaalset suurenemist koos järgneva toote rikkega.

LED-id arvutatakse tööpinge väärtuse alusel Uc. Tootjad märgivad selle parameetri kaasasolevas dokumentatsioonis. Sobiva voolu piirava takisti elektritakistuse arvutamiseks kasutage valemit: R = (Ui - Uc)/ I.

Graafiline arvutus

Kui võtate voolu-pinge karakteristiku, saate rakendada graafilist tehnikat. Algne graafiline ja digitaalne teave on võetud passist või tootja ametlikult veebisaidilt. Toimingu algoritm (näide):

• algandmetel on LED-i nimivool (In) 25 mA;
• vertikaalse ordinaadi vastavast punktist (1) tõmmake punktiirjoon, kuni see lõikub voolu-pinge tunnuskõveraga (2);
• märkige üles toiteallika pinge (Ui = 5,5 V) abstsissteljel (3);
• tõmmata joon läbi punktide (2) ja (3);
• ristmik ordinaatteljega näitab maksimaalse lubatud voolu väärtust (Im = 60 mA).

Lisaks ei ole klassikalise valemi abil keeruline arvutada, millist takistit sel juhul LED-i jaoks vaja on: R = Ui /Im = 5,5/ 0,06 ≈ 91,7. Seeria seerias peate valima lähima nimiväärtuse väikese varuga - 100 oomi. See lahendus vähendab veidi tõhusust. Kuid õrnas režiimis kuumenevad funktsionaalsed komponendid vähem. Pooljuhtide ristmiku koormus väheneb vastavalt. Peaksite ootama valgusallika eluea pikenemist.

Takisti õigeks valimiseks peate teadma võimsust (P). Standardväärtused (W): 0,125; 0,25; 0,5; 1; 2; 5. Arvutused saab teha mis tahes tuntud parameetrite abil, kasutades valemeid: P = Im2 * R = Ur2 / R. Kui võtta vaadeldava näite algandmed: P = 0,06 * 0,06 * 100 = 0,36 W. Võttes arvesse tüüpilist mudelivalikut, peate valima takisti, mille takistus on 100 oomi ja mille hajumisvõimsus on 0,5 W.

Takistite elektritakistuse täpsuse tolerantsid jäävad vahemikku 0,001 kuni 30% nimiväärtusest. Rahvusvaheliste standardite kohaselt märgistamisel tähistatakse vastavad klassid ladina tähtedega (D - 0,5%; G - 2%; J - 5%).

LED-i ühendamine takisti kaudu

Esitatud andmeid arvesse võttes saab teha mitmeid olulisi vahejäreldusi:

• madala võimsusega kasutatakse takistuslikke kaitseahelaid;
• nad ei täida stabiliseerimisfunktsioone;
• passiivne element ei ole võimeline summutama liigpinge tõusu.

Vastuvõetavad tulemusnäitajad saate luua:

• andurid;
• näitajad;
• signalisatsiooniseadmed.

See lahendus sobib akvaariumi väikeseks kohalikuks valgustamiseks. Siiski on ebatõenäoline, et pikaajaline suurte energiakoguste tarbimine on vastuvõetav. Stabiliseerimise puudumine väljendub märgatavas heleduse muutumises pinge suurenemise/langemisega.

Eksperdid soovitavad kasutada usaldusväärse voolu stabiliseerimisega toiteallikaid, kui kogutarbimine on üle 1,5-2 W. Neid seadmeid (dimmerid) kasutatakse valgustusseadmete rühmade ja suure võimsusega pooljuhtseadmete ühendamiseks.

LED-i takisti arvutamine

Vajalikud arvutused saate teha veebis spetsiaalse kalkulaatori abil. Selliste programmide täielikku kasutamist pakutakse tasuta.

Siiski ei ole juurdepääs Internetile alati saadaval. Pärast üsna lihtsa tehnika uurimist saab igaüks kiiresti valida LED-i takisti ilma sobivat tarkvara otsimata.

Algoritmi selgeks demonstreerimiseks peate kaaluma kaitsetakisti ühendamist teatud LED-i (Epistar 1W HP) toiteahelaga (5 V).

Tehnilised kirjeldused:

• hajumisvõimsus, W – 1;
• vool, mA – 350;
• päripinge (tüüpiline/max.), V – 2,35/2,6.

LED-voolu piiramiseks, võttes arvesse tootja soovitusi, sobib takisti elektritakistusega R = (5-2,35)/0,35 = 7,57 Ohm. E24 standardi järgi on lähimad väärtused 7,5 ja 8,2 oomi. Kui kasutate standardreegleid, peate valima suurema väärtuse, mis erineb arvutatud väärtusest peaaegu 8,5%. Täiendava vea tekitab masstoodanguna odavatele toodetele 5% tolerants.Sellise kõrvalekalde korral on kaitsefunktsioonide ja energiatarbimise osas raske saada vastuvõetavaid vooluahela karakteristikuid.

Esimene viis probleemi lahendamiseks on valida mitu madalama väärtusega takistit. Järgmisena kasutatakse jada-, paralleel- või kombineeritud ühendamise võimalust, et saada vooluringi sektsiooni nõutav ekvivalenttakistus. Teine meetod on trimmitakisti lisamine.

Võimsuse hajumise arvutamine

Iga variandi puhul peaksite vooluahela elektritakistuse valimisel seadma veidi madalama voolu, et LED-i eluiga pikendada. Kuumakahjustuste vältimiseks kasutage toodet soovitatud temperatuurivahemikus. Epistar 1W HP jaoks – -40°C kuni +80°C. Vajadusel kasutage paigaldust spetsiaalsele "täht" radiaatorile. See lisamine suurendab efektiivset soojuse hajumise ala.

Täpse valiku jaoks hinnake takisti võimsuse hajumist: P = I2 * R = (0,35)2 * 7,57 = 0,1225 * 7,57 ≈0,93 W. Selle parameetri reserv on tehtud vähemalt 20-25%. 1 W võimsusest ei piisa, seega valige standardseerias järgmine võimsus - 2 W.

Kokkupandud vooluahela efektiivsust kontrollitakse suhtega Uc/Ui = 2,35/5 = 0,47 (47%). Lõpptulemus näitab, et üle poole elektrist läheb sel juhul raisku. Tegelikult on indikaator veelgi hullem, kuna LED ei kuluta kogu energiatarbimist kiirgusele spektri nähtavas osas. Märkimisväärne osa on elektromagnetlainetel infrapuna vahemikus.

Paralleelühendus

Jadaahela igas punktis on vool sama. See lihtsustab arvutamist ja väldib hädaolukordi.Kui üks element ebaõnnestub, kustuvad kõik LED-id. Seetõttu on suurenenud pingest tingitud kahjustused välistatud. Märgitud põhjused selgitavad selle meetodi kasutamise populaarsust ribalampide ja muude kujunduste loomisel.

Paralleelühenduste kasutamine pakub teatud eeliseid. Selles teostuses säilitab toode osalise funktsionaalsuse, kui üks vooluahel on kahjustatud. Selline lahendus tagab iga haru toiteallikaga ühenduspunktides sama pinge.

Paralleelühendus sobib sõltumatute juhtimisahelate korraldamiseks. Uusaasta vanikute tööpõhimõtted põhinevad sellel tehnoloogial. Üksikud harud ühendatakse toiteallikaga vastavalt programmi määratud algoritmile.

Mitme paralleelse dioodi jaoks ei saa kasutada ühte takistit. Takistuse hoolikas valik on seletatav vajadusega voolu täpselt reguleerida. Mõnes olukorras põhjustavad 0,1-0,5 A vead rikkeid ja tööea radikaalset vähenemist.

LED-ide tegelikud tehnilised omadused erinevad oluliselt isegi sama tootepartii piires. Sel põhjusel on iga vooluahel kaitstud eraldi takistiga.

Odavate LED-ide omadused

Madal hind iseenesest ei viita halvale kvaliteedile. Tootmismahtude laiendamine ja tehnoloogiliste protsesside täiustamine vähendab kulusid. Samas on vastavas turusegmendis tootjate tooteid, mis tegelikult ei vasta deklareeritud omadustele.

Võimalike probleemide tuvastamiseks pöörake tähelepanu järgmistele parameetritele:

• odavates mudelites on konstruktsiooni põhiosad valmistatud alumiiniumist;
• vase analoogid on raskemad, eemaldavad soojust tõhusamalt ja on vastupidavad mehaanilisele pingele;
• kvaliteetses tootes vastab kristalli suurus standardile (0,762 x 0,762 mm või muu);
• puudustele viitab kaudselt tööala proportsioonide moonutamine (ruudu asemel ristkülik);
• Töökindluse suurendamiseks suurendavad vastutustundlikud tootjad juhtmete arvu ja kasutavad väärismetallidest niite.

Kvaliteetsed LED-id loovad valgusvoo 150-220 luumenit 1 W tarbimise kohta. Võltsingud - mitte rohkem kui 50-70 lm. Kahtluse korral peaksite kaitsekomponente valima eriti hoolikalt.