Η κύρια παράμετρος που επηρεάζει την αντοχή του LED είναι το ηλεκτρικό ρεύμα, η τιμή του οποίου είναι αυστηρά τυποποιημένη για κάθε τύπο στοιχείου LED. Ένας συνηθισμένος τρόπος περιορισμού του μέγιστου ρεύματος είναι η χρήση μιας περιοριστικής αντίστασης. Η αντίσταση για το LED μπορεί να υπολογιστεί χωρίς τη χρήση πολύπλοκων υπολογισμών με βάση το νόμο του Ohm, χρησιμοποιώντας τις τεχνικές τιμές των παραμέτρων της διόδου και την τάση στο κύκλωμα μεταγωγής.
Περιεχόμενο
Χαρακτηριστικά ενεργοποίησης του LED
Λειτουργώντας με την ίδια αρχή με τις διόδους ανορθωτή, τα στοιχεία εκπομπής φωτός, ωστόσο, έχουν διακριτικά χαρακτηριστικά. Τα πιο σημαντικά είναι:
- Εξαιρετικά αρνητική ευαισθησία στην τάση αντίστροφης πολικότητας. Ένα LED που συνδέεται στο κύκλωμα με λάθος πολικότητα αποτυγχάνει σχεδόν αμέσως.
- Στενό εύρος επιτρεπόμενου ρεύματος λειτουργίας μέσω της διασταύρωσης p-n.
- Εξάρτηση της αντίστασης μετάβασης από τη θερμοκρασία, η οποία είναι χαρακτηριστική για τα περισσότερα στοιχεία ημιαγωγών.
Το τελευταίο σημείο θα πρέπει να συζητηθεί λεπτομερέστερα, καθώς είναι το κύριο για τον υπολογισμό της αντίστασης σβέσης. Η τεκμηρίωση για τα στοιχεία ακτινοβολίας υποδεικνύει το επιτρεπόμενο εύρος του ονομαστικού ρεύματος, στο οποίο παραμένουν λειτουργικά και παρέχουν τα καθορισμένα χαρακτηριστικά ακτινοβολίας. Η υποτίμηση της τιμής δεν είναι μοιραία, αλλά οδηγεί σε κάποια μείωση της φωτεινότητας. Ξεκινώντας από μια ορισμένη οριακή τιμή, η διέλευση του ρεύματος μέσω της μετάβασης σταματά και η λάμψη θα απουσιάζει.
Η υπέρβαση του ρεύματος οδηγεί πρώτα σε αύξηση της φωτεινότητας της λάμψης, αλλά η διάρκεια ζωής μειώνεται απότομα. Περαιτέρω αύξηση οδηγεί σε αστοχία του στοιχείου. Έτσι, η επιλογή της αντίστασης LED στοχεύει στον περιορισμό του μέγιστου ρεύματος που επιτρέπεται στις χειρότερες συνθήκες.
Η τάση σε μια διασταύρωση ημιαγωγών περιορίζεται από τις φυσικές διεργασίες σε αυτήν και είναι σε ένα στενό εύρος περίπου 1-2 V. Οι δίοδοι εκπομπής φωτός 12 Volt, που συχνά εγκαθίστανται σε αυτοκίνητα, μπορεί να περιέχουν μια αλυσίδα στοιχείων που συνδέονται σε σειρά ή ένα περιοριστικό κύκλωμα που περιλαμβάνεται στο σχέδιο.
Γιατί χρειάζεστε μια αντίσταση για το LED
Η χρήση περιοριστικών αντιστάσεων κατά την ενεργοποίηση των LED είναι, αν και όχι η πιο αποτελεσματική, αλλά η πιο εύκολη και φθηνή λύση για τον περιορισμό του ρεύματος εντός αποδεκτών ορίων. Οι λύσεις κυκλώματος που σας επιτρέπουν να σταθεροποιήσετε το ρεύμα στο κύκλωμα εκπομπού με υψηλή ακρίβεια είναι αρκετά δύσκολο να επαναληφθούν και οι έτοιμες έχουν υψηλό κόστος.
Η χρήση αντιστάσεων σάς επιτρέπει να πραγματοποιείτε μόνοι σας φωτισμό και οπίσθιο φωτισμό. Το κύριο πράγμα σε αυτή την περίπτωση είναι η δυνατότητα χρήσης οργάνων μέτρησης και ελάχιστες δεξιότητες συγκόλλησης. Ένας καλά σχεδιασμένος περιοριστής, λαμβάνοντας υπόψη πιθανές ανοχές και διακυμάνσεις της θερμοκρασίας, είναι σε θέση να εξασφαλίσει την κανονική λειτουργία των LED καθ' όλη τη δηλωμένη διάρκεια ζωής με ελάχιστο κόστος.
Παράλληλη και σειριακή σύνδεση LED
Προκειμένου να συνδυαστούν οι παράμετροι των κυκλωμάτων ισχύος και τα χαρακτηριστικά των LED, η σειριακή και παράλληλη σύνδεση πολλών στοιχείων είναι ευρέως διαδεδομένη. Κάθε τύπος σύνδεσης έχει τόσο πλεονεκτήματα όσο και μειονεκτήματα.
Παράλληλη σύνδεση
Το πλεονέκτημα μιας τέτοιας σύνδεσης είναι η χρήση μόνο ενός περιοριστή για ολόκληρο το κύκλωμα. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι αυτό το πλεονέκτημα είναι το μόνο, επομένως, πρακτικά δεν βρίσκεται ποτέ παράλληλη σύνδεση, με εξαίρεση τα βιομηχανικά προϊόντα χαμηλής ποιότητας. Τα μειονεκτήματα είναι:
- Η απαγωγή ισχύος στο στοιχείο περιορισμού αυξάνεται ανάλογα με τον αριθμό των LED που συνδέονται παράλληλα.
- Η διασπορά των παραμέτρων των στοιχείων οδηγεί σε άνιση κατανομή των ρευμάτων.
- Η εξάντληση ενός από τους εκπομπούς οδηγεί σε αστοχία σαν χιονοστιβάδα όλων των άλλων λόγω αύξησης της πτώσης τάσης στην ομάδα που είναι συνδεδεμένη παράλληλα.
Η σύνδεση αυξάνει κάπως τις λειτουργικές ιδιότητες, όπου το ρεύμα μέσω κάθε στοιχείου ακτινοβολίας περιορίζεται από μια ξεχωριστή αντίσταση. Πιο συγκεκριμένα, είναι μια παράλληλη σύνδεση μεμονωμένων κυκλωμάτων που αποτελούνται από LED με περιοριστικές αντιστάσεις.Το κύριο πλεονέκτημα είναι η μεγαλύτερη αξιοπιστία, καθώς η αστοχία ενός ή περισσότερων στοιχείων δεν επηρεάζει σε καμία περίπτωση τη λειτουργία των άλλων.
Το μειονέκτημα είναι το γεγονός ότι λόγω της διάδοσης των παραμέτρων LED και της τεχνολογικής ανοχής για την τιμή αντίστασης, η φωτεινότητα της λάμψης μεμονωμένων στοιχείων μπορεί να ποικίλλει πολύ. Ένα τέτοιο σχήμα περιέχει μεγάλο αριθμό ραδιοστοιχείων.
Η παράλληλη σύνδεση με μεμονωμένους περιοριστές βρίσκει χρήση σε κυκλώματα χαμηλής τάσης, ξεκινώντας με ένα ελάχιστο, περιορισμένη από την πτώση τάσης στη διασταύρωση p-n.
Σύνδεση σειράς
Η σειριακή σύνδεση των στοιχείων ακτινοβολίας έχει γίνει η πιο διαδεδομένη, αφού το αναμφισβήτητο πλεονέκτημα ενός κυκλώματος σειράς είναι η απόλυτη ισότητα του ρεύματος που διέρχεται από κάθε στοιχείο. Δεδομένου ότι το ρεύμα μέσω της μοναδικής περιοριστικής αντίστασης και μέσω της διόδου είναι το ίδιο, τότε η διαρροή ισχύος θα είναι ελάχιστη.
Ένα σημαντικό μειονέκτημα είναι ότι η αστοχία τουλάχιστον ενός από τα στοιχεία θα οδηγήσει σε αλειτουργία ολόκληρης της αλυσίδας. Για σύνδεση σε σειρά, απαιτείται αυξημένη τάση, η ελάχιστη τιμή της οποίας αυξάνεται ανάλογα με τον αριθμό των στοιχείων που περιλαμβάνονται.
μικτή ένταξη
Η χρήση μεγάλου αριθμού εκπομπών είναι δυνατή κατά την εκτέλεση μικτής σύνδεσης, όταν χρησιμοποιούνται πολλές αλυσίδες συνδεδεμένες παράλληλα και μια σειριακή σύνδεση μιας περιοριστικής αντίστασης και πολλών LED.
Η εξάντληση ενός από τα στοιχεία θα οδηγήσει στην αλειτουργία μόνο ενός κυκλώματος στο οποίο είναι εγκατεστημένο αυτό το στοιχείο.Τα υπόλοιπα θα λειτουργήσουν σωστά.
Τύποι υπολογισμού αντιστάσεων
Ο υπολογισμός της αντίστασης αντίστασης για τα LED βασίζεται στο νόμο του Ohm. Οι αρχικές παράμετροι για τον τρόπο υπολογισμού της αντίστασης για το LED είναι:
- τάση κυκλώματος?
- ρεύμα λειτουργίας του LED.
- πτώση τάσης στη δίοδο εκπομπής (τάση τροφοδοσίας LED).
Η τιμή αντίστασης καθορίζεται από την έκφραση:
R = U/I
όπου U είναι η πτώση τάσης στην αντίσταση και I είναι το μπροστινό ρεύμα μέσω του LED.
Η πτώση τάσης του LED καθορίζεται από την έκφραση:
U \u003d Upit - Usv,
όπου Upit είναι η τάση κυκλώματος και Usv είναι η πτώση τάσης στην πινακίδα τύπου στη δίοδο ακτινοβολίας.
Ο υπολογισμός ενός LED για μια αντίσταση δίνει μια τιμή αντίστασης που δεν θα βρίσκεται στο τυπικό εύρος τιμών. Πρέπει να πάρετε μια αντίσταση με αντίσταση πλησιέστερη στην υπολογιζόμενη τιμή στη μεγαλύτερη πλευρά. Αυτό λαμβάνει υπόψη την πιθανή αύξηση της τάσης. Είναι καλύτερα να λάβετε την τιμή στη συνέχεια στη σειρά των αντιστάσεων. Αυτό θα μειώσει κάπως το ρεύμα μέσω της διόδου και θα μειώσει τη φωτεινότητα της λάμψης, αλλά ταυτόχρονα, οποιαδήποτε αλλαγή στο μέγεθος της τάσης τροφοδοσίας και της αντίστασης της διόδου (για παράδειγμα, όταν αλλάζει η θερμοκρασία) ισοπεδώνεται.
Πριν επιλέξετε μια τιμή αντίστασης, θα πρέπει να αξιολογήσετε την πιθανή μείωση του ρεύματος και της φωτεινότητας σε σύγκριση με αυτή που καθορίζεται από τον τύπο:
(R — Rst)R•100%
Εάν η τιμή που λαμβάνεται είναι μικρότερη από 5%, τότε πρέπει να πάρετε μεγαλύτερη αντίσταση, εάν από 5 έως 10%, τότε μπορείτε να περιοριστείτε σε μια μικρότερη.
Μια εξίσου σημαντική παράμετρος που επηρεάζει την αξιοπιστία της λειτουργίας είναι η απαγωγή ισχύος του στοιχείου περιορισμού ρεύματος. Το ρεύμα που διέρχεται από ένα τμήμα με αντίσταση προκαλεί τη θέρμανση του.Για να προσδιορίσετε την ισχύ που θα διασκορπιστεί, χρησιμοποιήστε τον τύπο:
P = U•U/R
Χρησιμοποιήστε μια περιοριστική αντίσταση της οποίας η απαγωγή ισχύος θα υπερβαίνει την υπολογιζόμενη τιμή.
Παράδειγμα:
Υπάρχει ένα LED με πτώση τάσης κατά μήκος του 1,7 V με ονομαστικό ρεύμα 20 mA. Πρέπει να συνδεθεί σε κύκλωμα 12 V.
Η πτώση τάσης στην περιοριστική αντίσταση είναι:
U = 12 - 1,7 = 10,3 V
Αντίσταση αντίστασης:
R \u003d 10,3 / 0,02 \u003d 515 ohms.
Η πλησιέστερη υψηλότερη τιμή στο τυπικό εύρος είναι 560 ohms. Με αυτήν την τιμή, η μείωση του ρεύματος σε σύγκριση με την καθορισμένη τιμή είναι ελαφρώς μικρότερη από 10%, επομένως δεν χρειάζεται να ληφθεί μεγαλύτερη τιμή.
Διανεμημένη ισχύς σε watt:
P = 10,3•10,3/560 = 0,19 W
Έτσι, για αυτό το κύκλωμα, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα στοιχείο με επιτρεπόμενη ισχύ διασποράς 0,25 W.
Σύνδεση της λωρίδας LED
Διατίθενται λωρίδες LED για διαφορετικές τάσεις τροφοδοσίας. Στην ταινία υπάρχει ένα κύκλωμα διόδων συνδεδεμένων σε σειρά. Ο αριθμός των διόδων και η αντίσταση των περιοριστικών αντιστάσεων εξαρτώνται από την τάση τροφοδοσίας της ταινίας.
Οι πιο συνηθισμένοι τύποι λωρίδων LED έχουν σχεδιαστεί για να συνδέονται σε κύκλωμα 12 V. Η χρήση υψηλότερης τιμής τάσης για λειτουργία είναι επίσης δυνατή εδώ. Για τον σωστό υπολογισμό των αντιστάσεων, είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε το ρεύμα που διαρρέει ένα μόνο τμήμα της ταινίας.
Η αύξηση του μήκους της ταινίας προκαλεί αναλογική αύξηση του ρεύματος, αφού τα ελάχιστα τμήματα συνδέονται τεχνολογικά παράλληλα. Για παράδειγμα, εάν το ελάχιστο μήκος ενός τμήματος είναι 50 cm, τότε μια ταινία 5 m από 10 τέτοια τμήματα θα έχει 10πλάσια αύξηση στην κατανάλωση ρεύματος.
Παρόμοια άρθρα:
