Głównym parametrem wpływającym na trwałość diody jest prąd elektryczny, którego wartość jest ściśle znormalizowana dla każdego typu elementu LED. Jednym z powszechnych sposobów ograniczenia maksymalnego prądu jest użycie rezystora ograniczającego. Rezystor dla diody LED można obliczyć bez użycia skomplikowanych obliczeń opartych na prawie Ohma, wykorzystując wartości techniczne parametrów diody i napięcie w obwodzie przełączającym.
Zawartość
Funkcje włączania diody LED
Działające na tej samej zasadzie, co diody prostownicze, elementy emitujące światło mają jednak charakterystyczne cechy. Najważniejsze z nich to:
- Wyjątkowo ujemna wrażliwość na napięcie odwrotnej polaryzacji. Dioda LED podłączona do obwodu z niewłaściwą polaryzacją przestaje działać niemal natychmiast.
- Wąski zakres dopuszczalnego prądu roboczego przez złącze p-n.
- Zależność rezystancji przejścia od temperatury, typowa dla większości elementów półprzewodnikowych.
Ostatni punkt należy omówić bardziej szczegółowo, ponieważ jest to główny punkt obliczania rezystora gaszącego. Dokumentacja elementów promieniujących wskazuje dopuszczalny zakres prądu znamionowego, w którym pozostają one sprawne i zapewniają określoną charakterystykę promieniowania. Zaniżenie wartości nie jest fatalne, ale prowadzi do pewnego spadku jasności. Zaczynając od określonej wartości granicznej, przepływ prądu przez przejście zatrzymuje się, a blask znika.
Przekroczenie prądu najpierw prowadzi do wzrostu jasności blasku, ale żywotność jest znacznie skrócona. Dalszy wzrost prowadzi do awarii elementu. Dlatego dobór rezystora LED ma na celu ograniczenie maksymalnego prądu dopuszczalnego w najgorszych warunkach.
Napięcie na złączu półprzewodnikowym jest ograniczone przez procesy fizyczne zachodzące na nim i mieści się w wąskim zakresie około 1-2 V. Diody elektroluminescencyjne 12 V, często instalowane w samochodach, mogą zawierać łańcuch połączonych szeregowo elementów lub obwód zawarty w projekcie.
Dlaczego potrzebujesz rezystora do diody LED?
Stosowanie rezystorów ograniczających przy włączaniu diod LED jest wprawdzie nie najskuteczniejszym, ale najłatwiejszym i najtańszym rozwiązaniem na ograniczenie prądu w dopuszczalnych granicach. Rozwiązania obwodów, które pozwalają z dużą dokładnością ustabilizować prąd w obwodzie nadawczym, są dość trudne do powtórzenia, a gotowe mają wysoki koszt.
Zastosowanie rezystorów pozwala na samodzielne wykonanie oświetlenia i podświetlenia. Najważniejsze w tym przypadku jest umiejętność korzystania z przyrządów pomiarowych i minimalne umiejętności lutowania. Dobrze zaprojektowany ogranicznik, uwzględniający możliwe tolerancje i wahania temperatury, jest w stanie zapewnić normalne funkcjonowanie diod LED przez cały deklarowany okres użytkowania przy minimalnych kosztach.
Połączenie równoległe i szeregowe diod LED
W celu połączenia parametrów obwodów mocy z charakterystyką diod LED szeroko rozpowszechnione jest łączenie szeregowe i równoległe kilku elementów. Każdy rodzaj połączenia ma zarówno zalety, jak i wady.
Połączenie równoległe
Zaletą takiego połączenia jest zastosowanie tylko jednego ogranicznika dla całego obwodu. Należy zauważyć, że ta zaleta jest jedyna, dlatego praktycznie nigdy nie znaleziono połączenia równoległego, z wyjątkiem produktów przemysłowych niskiej jakości. Wady to:
- Rozpraszanie mocy na elemencie ograniczającym wzrasta proporcjonalnie do liczby diod LED połączonych równolegle.
- Rozrzut parametrów pierwiastków prowadzi do nierównomiernego rozkładu prądów.
- Wypalenie jednego z emiterów prowadzi do lawinowej awarii wszystkich pozostałych z powodu wzrostu spadku napięcia w grupie połączonej równolegle.
Połączenie nieco zwiększa właściwości eksploatacyjne, gdzie prąd płynący przez każdy element promieniujący jest ograniczony przez oddzielny rezystor. Dokładniej jest to równoległe połączenie poszczególnych obwodów składających się z diod LED z rezystorami ograniczającymi.Główną zaletą jest większa niezawodność, ponieważ awaria jednego lub więcej elementów w żaden sposób nie wpływa na działanie pozostałych.
Wadą jest fakt, że ze względu na rozrzut parametrów LED oraz technologiczną tolerancję wartości rezystancji, jasność świecenia poszczególnych elementów może się znacznie różnić. Taki schemat zawiera dużą liczbę elementów radiowych.
Połączenie równoległe z poszczególnymi ogranicznikami znajduje zastosowanie w obwodach niskiego napięcia, zaczynając od minimum, ograniczonego spadkiem napięcia na złączu p-n.
Połączenie szeregowe
Szeregowe połączenie elementów promieniujących stało się najbardziej rozpowszechnione, ponieważ niewątpliwą zaletą obwodu szeregowego jest absolutna równość prądu przepływającego przez każdy element. Ponieważ prąd płynący przez pojedynczy rezystor ograniczający i przez diodę jest taki sam, rozpraszanie mocy będzie minimalne.
Istotną wadą jest to, że awaria co najmniej jednego z elementów doprowadzi do niesprawności całego łańcucha. W przypadku połączenia szeregowego wymagane jest podwyższone napięcie, którego minimalna wartość wzrasta proporcjonalnie do ilości dołączonych elementów.
mieszane włączenie
Zastosowanie dużej liczby emiterów jest możliwe przy wykonywaniu połączenia mieszanego, gdy stosuje się kilka połączonych równolegle łańcuchów oraz szeregowe połączenie jednego rezystora ograniczającego i kilku diod LED.
Wypalenie jednego z elementów doprowadzi do niesprawności tylko jednego obwodu, w którym ten element jest zainstalowany.Reszta będzie działać poprawnie.
Wzory obliczania rezystorów
Obliczenie rezystancji rezystora dla diod LED opiera się na prawie Ohma. Początkowe parametry obliczania rezystora dla diody LED to:
- napięcie w obwodzie;
- prąd roboczy diody LED;
- spadek napięcia na diodzie emitującej (napięcie zasilania LED).
Wartość rezystancji określa się na podstawie wyrażenia:
R = U/I
gdzie U to spadek napięcia na rezystorze, a I to prąd przewodzenia przez diodę LED.
Spadek napięcia diody LED określa się z wyrażenia:
U \u003d Upit - Usv,
gdzie Upit to napięcie w obwodzie, a Usv to spadek napięcia na tabliczce znamionowej na diodzie promieniującej.
Obliczenie diody LED dla rezystora daje wartość rezystancji, która nie będzie mieścić się w standardowym zakresie wartości. Musisz wziąć rezystor o rezystancji najbliższej obliczonej wartości po większej stronie. Uwzględnia to możliwy wzrost napięcia. Lepiej jest przyjąć wartość następną w serii oporów. To nieco zmniejszy prąd przez diodę i zmniejszy jasność blasku, ale jednocześnie każda zmiana wielkości napięcia zasilania i rezystancji diody (na przykład przy zmianach temperatury) zostanie wyrównana.
Przed doborem wartości rezystancji należy ocenić możliwy spadek prądu i jasności w stosunku do wartości określonej wzorem:
(R — Rst)R•100%
Jeśli uzyskana wartość jest mniejsza niż 5%, musisz wziąć większy opór, jeśli od 5 do 10%, możesz ograniczyć się do mniejszego.
Równie ważnym parametrem wpływającym na niezawodność działania jest rozpraszanie mocy elementu ograniczającego prąd. Prąd przepływający przez odcinek z oporem powoduje jego nagrzewanie.Aby określić moc, która zostanie rozproszona, użyj wzoru:
P = U•U/R
Użyj rezystora ograniczającego, którego rozpraszanie mocy przekroczy obliczoną wartość.
Przykład:
Jest dioda LED o spadku napięcia 1,7 V przy prądzie znamionowym 20 mA. Musi być podłączony do obwodu 12 V.
Spadek napięcia na rezystorze ograniczającym wynosi:
U = 12 - 1,7 = 10,3 V
Rezystancja rezystora:
R \u003d 10,3 / 0,02 \u003d 515 omów.
Najbliższa wyższa wartość w standardowym zakresie to 560 omów. Przy tej wartości spadek prądu w stosunku do wartości zadanej jest nieco mniejszy niż 10%, więc nie ma potrzeby przyjmowania większej wartości.
Moc rozpraszana w watach:
P = 10,3 • 10,3/560 = 0,19 W
Tak więc dla tego obwodu można użyć elementu o dopuszczalnej mocy rozpraszania 0,25 W.
Podłączanie taśmy LED
Taśmy LED są dostępne dla różnych napięć zasilania. Na taśmie znajduje się obwód połączonych szeregowo diod. Liczba diod i rezystancja rezystorów ograniczających zależy od napięcia zasilania taśmy.
Najpopularniejsze typy taśm LED są przystosowane do podłączenia do obwodu 12 V. Możliwe jest tutaj również zastosowanie wyższej wartości napięcia do pracy. Do prawidłowego obliczenia rezystorów konieczna jest znajomość prądu przepływającego przez pojedynczy odcinek taśmy.
Zwiększenie długości taśmy powoduje proporcjonalny wzrost prądu, ponieważ minimalne odcinki są technologicznie połączone równolegle. Na przykład, jeśli minimalna długość segmentu to 50 cm, to 5 m taśmy na 10 takich segmentów będzie miało 10-krotny wzrost poboru prądu.
Podobne artykuły:
