Основният параметър, влияещ върху издръжливостта на светодиода, е електрическият ток, чиято стойност е строго стандартизирана за всеки тип LED елемент. Един често срещан начин за ограничаване на максималния ток е използването на ограничаващ резистор. Резисторът за светодиода може да бъде изчислен без използването на сложни изчисления въз основа на закона на Ом, като се използват техническите стойности на параметрите на диода и напрежението в превключващата верига.
Съдържание
Характеристики на включване на светодиода
Работейки на същия принцип като токоизправителните диоди, излъчващите светлина елементи обаче имат отличителни черти. Най-важните са:
- Изключително отрицателна чувствителност към напрежение с обратна полярност. Светодиод, свързан към веригата с грешен поляритет, се проваля почти мигновено.
- Тесен диапазон на допустимия работен ток през p-n прехода.
- Зависимост на преходното съпротивление от температурата, което е типично за повечето полупроводникови елементи.
Последната точка трябва да бъде обсъдена по-подробно, тъй като тя е основната за изчисляване на резистора за гасене. В документацията за излъчващите елементи е посочен допустимият диапазон на номиналния ток, в който те остават в експлоатация и осигуряват посочените радиационни характеристики. Подценяването на стойността не е фатално, но води до известно намаляване на яркостта. Започвайки от определена гранична стойност, преминаването на тока през прехода спира и сиянието ще отсъства.
Превишаването на тока първо води до увеличаване на яркостта на сиянието, но експлоатационният живот рязко намалява. По-нататъшното увеличение води до повреда на елемента. По този начин изборът на LED резистор има за цел да ограничи максимално допустимия ток при най-лошите условия.
Напрежението в полупроводниковия възел е ограничено от физическите процеси върху него и е в тесен диапазон от около 1-2 V. 12-волтови светлинни диоди, често инсталирани на автомобили, могат да съдържат верига от последователно свързани елементи или ограничаващ верига, включена в дизайна.
Защо имате нужда от резистор за светодиода
Използването на ограничителни резистори при включване на светодиоди е, макар и не най-ефективното, но най-лесното и евтино решение за ограничаване на тока в приемливи граници. Решенията на веригата, които ви позволяват да стабилизирате тока във веригата на емитера с висока точност, са доста трудни за повторение, а готовите имат висока цена.
Използването на резистори ви позволява да извършвате самостоятелно осветление и подсветка. Основното в този случай е възможността за използване на измервателни уреди и минимални умения за запояване. Добре проектиран ограничител, като се вземат предвид възможните толеранси и температурни колебания, е в състояние да осигури нормалното функциониране на светодиодите през целия деклариран експлоатационен живот при минимални разходи.
Паралелно и серийно свързване на светодиоди
За да се комбинират параметрите на захранващите вериги и характеристиките на светодиодите, серийното и паралелното свързване на няколко елемента е широко разпространено. Всеки тип връзка има както предимства, така и недостатъци.
Паралелна връзка
Предимството на такава връзка е използването само на един ограничител за цялата верига. Трябва да се отбележи, че това предимство е единственото, следователно паралелна връзка практически никога не се намира, с изключение на нискокачествените промишлени продукти. Недостатъците са:
- Разсейването на мощността на ограничителния елемент се увеличава пропорционално на броя на паралелно свързани светодиоди.
- Разпръскването на параметрите на елементите води до неравномерно разпределение на токовете.
- Изгарянето на един от излъчвателите води до лавинообразен отказ на всички останали поради увеличаване на спада на напрежението в групата, свързана паралелно.
Връзката донякъде увеличава експлоатационните свойства, където токът през всеки излъчващ елемент е ограничен от отделен резистор. По-точно, това е паралелно свързване на отделни вериги, състоящи се от светодиоди с ограничаващи резистори.Основното предимство е по-голямата надеждност, тъй като повредата на един или повече елементи по никакъв начин не засяга работата на останалите.
Недостатъкът е фактът, че поради разпространението на параметрите на светодиода и технологичния толеранс за стойността на съпротивлението, яркостта на сиянието на отделните елементи може да варира значително. Такава схема съдържа голям брой радиоелементи.
Паралелното свързване с отделни ограничители намира приложение във вериги с ниско напрежение, като се започне от минимум, ограничен от спада на напрежението в p-n прехода.
Серийна връзка
Последователното свързване на излъчващи елементи стана най-разпространено, тъй като несъмненото предимство на последователната верига е абсолютното равенство на тока, преминаващ през всеки елемент. Тъй като токът през единичния ограничителен резистор и през диода е еднакъв, тогава разсейването на мощността ще бъде минимално.
Съществен недостатък е, че повредата на поне един от елементите ще доведе до неработоспособност на цялата верига. За последователно свързване е необходимо повишено напрежение, чиято минимална стойност се увеличава пропорционално на броя на включените елементи.
смесено включване
Използването на голям брой излъчватели е възможно при извършване на смесена връзка, когато се използват няколко паралелно свързани вериги и последователно свързване на един ограничаващ резистор и няколко светодиода.
Изгарянето на един от елементите ще доведе до неработоспособност само на една верига, в която е инсталиран този елемент.Останалото ще функционира правилно.
Формули за изчисляване на резистор
Изчисляването на съпротивлението на резистора за светодиодите се основава на закона на Ом. Първоначалните параметри за това как да се изчисли резистора за светодиода са:
- напрежение на веригата;
- работен ток на светодиода;
- спад на напрежението на излъчващия диод (захранващо напрежение на светодиода).
Стойността на съпротивлението се определя от израза:
R = U/I
където U е спада на напрежението през резистора, а I е предния ток през светодиода.
Спадът на напрежението на светодиода се определя от израза:
U \u003d Upit - Usv,
където Upit е напрежението на веригата, а Usv е спада на напрежението на табелката на излъчващия диод.
Изчисляването на светодиод за резистор дава стойност на съпротивлението, която няма да бъде в стандартния диапазон от стойности. Трябва да вземете резистор със съпротивление, най-близо до изчислената стойност от по-голямата страна. Това отчита възможното повишаване на напрежението. По-добре е да вземете следващата стойност в поредицата от съпротивления. Това донякъде ще намали тока през диода и ще намали яркостта на сиянието, но в същото време всяка промяна в величината на захранващото напрежение и съпротивлението на диода (например при промяна на температурата) се изравнява.
Преди да изберете стойност на съпротивление, трябва да оцените възможното намаляване на тока и яркостта в сравнение с това, определено по формулата:
(R — Rst)R•100%
Ако получената стойност е по-малка от 5%, тогава трябва да вземете по-голямо съпротивление, ако от 5 до 10%, тогава можете да се ограничите до по-малко.
Също толкова важен параметър, който влияе върху надеждността на работа, е разсейването на мощността на токоограничаващия елемент. Токът, преминаващ през участък със съпротивление, го нагрява.За да определите мощността, която ще се разсее, използвайте формулата:
P = U•U/R
Използвайте ограничаващ резистор, чието разсейване на мощността ще надвиши изчислената стойност.
пример:
Има светодиод със спад на напрежението върху него от 1,7 V с номинален ток 20 mA. Той трябва да бъде свързан към верига от 12 V.
Спадът на напрежението през ограничителния резистор е:
U = 12 - 1,7 = 10,3 V
Съпротивление на резистора:
R = 10,3 / 0,02 = 515 ома.
Най-близката по-висока стойност в стандартния диапазон е 560 ома. При тази стойност намалението на тока в сравнение със зададената стойност е малко по-малко от 10%, така че няма нужда да се взема по-голяма стойност.
Разсеяна мощност във ватове:
P = 10,3•10,3/560 = 0,19 W
По този начин за тази схема можете да използвате елемент с допустима мощност на разсейване от 0,25 W.
Свързване на LED лентата
Предлагат се LED ленти за различни захранващи напрежения. На лентата има верига от последователно свързани диоди. Броят на диодите и съпротивлението на ограничителните резистори зависят от захранващото напрежение на лентата.
Най-често срещаните видове LED ленти са проектирани за свързване към верига 12 V. Използването на по-висока стойност на напрежението за работа също е възможно тук. За правилното изчисляване на резисторите е необходимо да се знае тока, протичащ през един участък от лентата.
Увеличаването на дължината на лентата причинява пропорционално увеличаване на тока, тъй като минималните секции са технологично свързани паралелно. Например, ако минималната дължина на сегмент е 50 см, тогава лента от 5 m от 10 такива сегмента ще има 10-кратно увеличение на текущата консумация.
Подобни статии:
