A LED tartósságát befolyásoló fő paraméter az elektromos áram, melynek értéke minden LED-elem típusnál szigorúan szabványosított. A maximális áram korlátozásának egyik általános módja a korlátozó ellenállás használata. A LED ellenállása az Ohm-törvényen alapuló összetett számítások alkalmazása nélkül számítható ki, a dióda paramétereinek műszaki értékei és a kapcsolóáramkör feszültsége alapján.
Tartalom
A LED bekapcsolásának jellemzői
Az egyenirányító diódákkal azonos elven működő fénykibocsátó elemek azonban megkülönböztető jellemzőkkel rendelkeznek. A legfontosabbak a következők:
- Rendkívül negatív érzékenység a fordított polaritású feszültségre. Az áramkörre rossz polaritással csatlakoztatott LED szinte azonnal meghibásodik.
- A p-n átmeneten átmenő megengedett üzemi áram szűk tartománya.
- Az átmeneti ellenállás hőmérséklettől való függése, ami a legtöbb félvezető elemre jellemző.
Az utolsó pontot részletesebben meg kell vitatni, mivel ez a fő az oltóellenállás kiszámításához. A sugárzó elemek dokumentációja megadja a névleges áram megengedett tartományát, amelyben azok működőképesek maradnak és biztosítják a meghatározott sugárzási jellemzőket. Az érték alábecsülése nem végzetes, de a fényerő némi csökkenéséhez vezet. Egy bizonyos határértéktől kezdve az áram áthaladása az átmeneten leáll, és az izzás hiányzik.
Az áramerősség túllépése az izzás fényerejének növekedéséhez vezet, de az élettartam jelentősen csökken. A további növekedés az elem meghibásodásához vezet. Így a LED-ellenállás kiválasztásának célja a legrosszabb körülmények között megengedett maximális áram korlátozása.
A félvezető csomópont feszültségét a rajta zajló fizikai folyamatok korlátozzák, és szűk 1-2 V tartományba esik. A 12 V-os, gyakran autókra szerelt fénykibocsátó diódák sorba kapcsolt elemekből álló láncot vagy korlátozó elemet tartalmazhatnak. áramkör szerepel a tervezésben.
Miért kell ellenállás a LED-hez?
A LED-ek bekapcsolásakor a korlátozó ellenállások használata, bár nem a leghatékonyabb, de a legegyszerűbb és legolcsóbb megoldás az áram elfogadható határokon belüli korlátozására. Meglehetősen nehéz megismételni azokat az áramköri megoldásokat, amelyek lehetővé teszik az emitter áramkör áramának nagy pontosságú stabilizálását, és a kész megoldások magas költségekkel járnak.
Az ellenállások használata lehetővé teszi a világítás és a háttérvilágítás önálló végrehajtását. Ebben az esetben a fő dolog a mérőeszközök használatának képessége és a minimális forrasztási készség. Egy jól megtervezett limiter, figyelembe véve az esetleges tűréseket és hőmérséklet-ingadozásokat, minimális költséggel képes biztosítani a LED-ek normál működését a teljes bejelentett élettartam alatt.
LED-ek párhuzamos és soros csatlakoztatása
A tápáramkörök paramétereinek és a LED-ek jellemzőinek kombinálása érdekében elterjedt több elem soros és párhuzamos csatlakoztatása. Mindegyik csatlakozástípusnak vannak előnyei és hátrányai is.
Párhuzamos csatlakozás
Az ilyen csatlakozás előnye, hogy csak egy korlátozót használnak a teljes áramkörre. Megjegyzendő, hogy ez az előny az egyetlen, ezért gyakorlatilag soha nem található párhuzamos kapcsolat, kivéve az alacsony minőségű ipari termékeket. A hátrányok a következők:
- A határoló elemen a teljesítmény disszipáció a párhuzamosan kapcsolt LED-ek számával arányosan nő.
- Az elemek paramétereinek szórása az áramok egyenetlen eloszlásához vezet.
- Az egyik emitter kiégése az összes többi lavinaszerű meghibásodásához vezet a párhuzamosan kapcsolt csoport feszültségesésének növekedése miatt.
A csatlakozás némileg növeli a működési tulajdonságokat, ahol az egyes sugárzó elemeken áthaladó áramot külön ellenállás korlátozza. Pontosabban, ez az egyes áramkörök párhuzamos csatlakoztatása, amelyek LED-ekből állnak, korlátozó ellenállásokkal.A fő előny a nagyobb megbízhatóság, mivel egy vagy több elem meghibásodása semmilyen módon nem befolyásolja a többi elem működését.
Hátránya, hogy a LED paraméterek elterjedtsége és az ellenállásérték technológiai toleranciája miatt az egyes elemek izzásának fényereje nagyon eltérő lehet. Egy ilyen rendszer nagyszámú rádióelemet tartalmaz.
Az egyedi korlátozókkal való párhuzamos csatlakoztatás kisfeszültségű áramkörökben használható, a minimumtól kezdve, amelyet a p-n átmenet feszültségesése korlátoz.
Soros csatlakozás
A sugárzó elemek soros kapcsolása vált a legelterjedtebbé, hiszen a soros kapcsolás kétségtelen előnye az egyes elemeken áthaladó áram abszolút egyenlősége. Mivel az áramerősség az egyetlen korlátozó ellenálláson és a diódán keresztül azonos, a teljesítmény disszipáció minimális lesz.
Jelentős hátrány, hogy legalább az egyik elem meghibásodása a teljes lánc működésképtelenségéhez vezet. Soros csatlakozáshoz megnövelt feszültség szükséges, melynek minimális értéke a beépített elemek számával arányosan növekszik.
vegyes zárvány
Nagyszámú emitter alkalmazása lehetséges vegyes csatlakozás esetén, amikor több párhuzamosan kapcsolt láncot használnak, valamint egy korlátozó ellenállás és több LED soros csatlakoztatását.
Az egyik elem kiégése csak egy olyan áramkör működésképtelenségéhez vezet, amelybe ez az elem be van szerelve.A többi megfelelően fog működni.
Ellenállás számítási képletek
A LED-ek ellenállásának kiszámítása Ohm törvényén alapul. A kezdeti paraméterek a LED ellenállásának kiszámításához:
- áramköri feszültség;
- a LED üzemi árama;
- feszültségesés az emittáló diódán (LED tápfeszültség).
Az ellenállás értékét a következő kifejezés határozza meg:
R = U/I
ahol U az ellenálláson lévő feszültségesés, I pedig a LED-en átmenő előremenő áram.
A LED feszültségesését a következő kifejezés határozza meg:
U \u003d Upit - Usv,
ahol az Upit az áramkör feszültsége, az Usv pedig az adattábla feszültségesése a sugárzó diódán.
Az ellenállás LED-jének kiszámítása olyan ellenállásértéket ad, amely nem lesz a szabványos értéktartományban. Olyan ellenállást kell venni, amelynek ellenállása a legközelebb van a számított értékhez a nagyobb oldalon. Ez figyelembe veszi a lehetséges feszültségnövekedést. Jobb, ha az értéket a következőnek veszi az ellenállások sorában. Ez némileg csökkenti a diódán áthaladó áramot és csökkenti az izzás fényerejét, ugyanakkor a tápfeszültség és a dióda ellenállásának nagyságában bekövetkező bármilyen változás (például a hőmérséklet változása esetén) kiegyenlítésre kerül.
Az ellenállásérték kiválasztása előtt értékelnie kell az áramerősség és a fényerő lehetséges csökkenését a képlet által meghatározotthoz képest:
(R – Rst)R•100%
Ha a kapott érték kisebb, mint 5%, akkor nagyobb ellenállást kell vennie, ha 5-10%, akkor korlátozhatja magát egy kisebbre.
Ugyanilyen fontos, a működés megbízhatóságát befolyásoló paraméter az áramkorlátozó elem teljesítménydisszipációja. Az ellenállással rendelkező szakaszon áthaladó áram hatására felmelegszik.A disszipált teljesítmény meghatározásához használja a következő képletet:
P = U•U/R
Használjon korlátozó ellenállást, amelynek teljesítményvesztesége meghaladja a számított értéket.
Példa:
Van egy LED, amelynek feszültségesése 1,7 V, névleges áramerőssége 20 mA. 12 V-os áramkörre kell csatlakoztatni.
A feszültségesés a korlátozó ellenálláson:
U = 12 - 1,7 = 10,3 V
Ellenállás ellenállás:
R = 10,3 / 0,02 \u003d 515 ohm.
A legközelebbi magasabb érték a standard tartományban 560 ohm. Ennél az értéknél az áram csökkenése a beállított értékhez képest valamivel kevesebb, mint 10%, így nem kell nagyobb értéket venni.
Disszipált teljesítmény wattban:
P = 10,3•10,3/560 = 0,19 W
Így ehhez az áramkörhöz 0,25 W megengedett disszipációs teljesítményű elemet használhat.
A LED szalag csatlakoztatása
Különböző tápfeszültségekhez LED szalagok állnak rendelkezésre. A szalagon sorba kapcsolt diódákból álló áramkör található. A diódák száma és a határoló ellenállások ellenállása a szalag tápfeszültségétől függ.
A LED szalagok legelterjedtebb típusai 12 V-os áramkörre való csatlakoztatásra szolgálnak, ahol magasabb feszültségérték alkalmazása is lehetséges. Az ellenállások helyes kiszámításához ismerni kell a szalag egyetlen szakaszán átfolyó áramot.
A szalag hosszának növekedése arányos áramnövekedést okoz, mivel a minimális szakaszok technológiailag párhuzamosan kapcsolódnak. Például, ha egy szegmens minimális hossza 50 cm, akkor 10 ilyen szegmensből 5 m-es szalag 10-szeresére növeli az áramfelvételt.
Hasonló cikkek:
