Οι σύγχρονες πηγές φωτός LED είναι καλά προσαρμοσμένες για μακροχρόνια λειτουργία σε δύσκολες συνθήκες. Ωστόσο, η περιοριστική αντίσταση ρεύματος χρησιμοποιείται για την προστασία του ρεύματος. Ο ακριβής υπολογισμός της αντίστασης για το LED θα βοηθήσει στην επιλογή των λειτουργικών εξαρτημάτων του κυκλώματος χωρίς σφάλματα.
Η χρήση μιας αντίστασης περιορισμού ρεύματος για το LED
Για διακοσμητική διακόσμηση, εξασφαλίζοντας καλή ορατότητα σε έναν σκοτεινό διάδρομο και για την επίλυση άλλων πρακτικών προβλημάτων, χρησιμοποιούνται LED. Είναι πολύ πιο οικονομικά σε σύγκριση με τους κλασικούς λαμπτήρες πυρακτώσεως. Η υψηλή αντοχή αποτρέπει την περιβαλλοντική μόλυνση με επιβλαβείς χημικές ενώσεις, η οποία δεν αποκλείεται μετά από βλάβη στον λαμπτήρα μιας πηγής φωτός εκκένωσης αερίου.
Λαμβάνοντας υπόψη τη μονόπλευρη αγωγιμότητα της σύνδεσης ημιαγωγών, είναι κατανοητή η ανάγκη σύνδεσης του LED με την μπαταρία, μια άλλη πηγή ισχύος DC. Η τάση ενός τυπικού οικιακού δικτύου διορθώνεται, μειώνεται σε ονομαστικό επίπεδο. Η αντίσταση περιορίζει την τρέχουσα ισχύ.
Χαρακτηριστικά της εργασίας και των υπολογισμών
Παρά τα σημαντικά πλεονεκτήματα, οι προσεκτικοί χρήστες συνιστούν προσοχή στα σημαντικά μειονεκτήματα των συσκευών LED:
- Η τεχνολογία ημιαγωγών καθορίζει τα μη γραμμικά χαρακτηριστικά τάσης ρεύματος (CVC).
- αύξηση τάσης πάνω από ένα ορισμένο κατώφλι συνοδεύεται από υποβάθμιση της διασταύρωσης pn.
- σε ένα συγκεκριμένο επίπεδο (με άμεση ή αντίστροφη ενεργοποίηση), μια απότομη αύξηση της έντασης ζημιών στο προϊόν.
Ιδιαίτερης σημασίας είναι η δική του μικρή αντίσταση στον τρόπο λειτουργίας. Μια σχετικά μικρή αλλαγή στις κύριες παραμέτρους της πηγής ισχύος μπορεί να προκαλέσει βλάβη στη σύνδεση ημιαγωγών. Για το λόγο αυτό, ένα κύκλωμα περιοριστικής αντίστασης προστίθεται στο κύκλωμα.
Ένα επιπλέον παθητικό στοιχείο αυξάνει την κατανάλωση ενέργειας. Για το λόγο αυτό, συνιστάται η χρήση τέτοιων λύσεων σε συνδυασμό με διόδους εκπομπής φωτός μικρής ισχύος ή για τη δημιουργία συσκευών με μικρούς κύκλους λειτουργίας.
Μαθηματικός υπολογισμός
Στο απλούστερο κύκλωμα, μια αντίσταση περιορισμού ρεύματος (R) και ένα LED συνδέονται εν σειρά σε μια πηγή σταθερού ρεύματος (I) με μια ορισμένη τάση (U και) στους ακροδέκτες εξόδου. Η ηλεκτρική αντίσταση μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον γνωστό τύπο νόμου του Ohm (I = U / R).
Το δεύτερο αξίωμα του Kirchhoff είναι επίσης χρήσιμο. Σε αυτό το παράδειγμα, ορίζει την ακόλουθη ισότητα: Uand = Ur + Ucόπου Ουρ (Uc) - τάση στην αντίσταση (LED), αντίστοιχα. Με απλή μετατροπή αυτών των εκφράσεων, μπορείτε να λάβετε τις βασικές εξαρτήσεις:
- Ui = I * R + I * Rc;
- R = (U και - Uc) / I.
Εδώ Rc δηλώνει τη διαφορική αντίσταση μιας συσκευής ημιαγωγών, η οποία ποικίλλει μη γραμμικά ανάλογα με την τάση και το ρεύμα. Στο πίσω μέρος του χαρακτηριστικού ρεύματος-τάσης, μπορεί να διακριθεί μια περιοχή κλειδώματος. Σημαντική αύξηση Rc σε αυτόν τον ιστότοπο αποτρέπει την κίνηση ηλεκτρονίων (Iobr = 0). Ωστόσο, με επακόλουθη αύξηση της τάσης σε ένα ορισμένο επίπεδο (Urebr-m), εμφανίζεται μια ανάλυση της σύνδεσης p-n.
Δεδομένου ότι ο οδηγός παρέχει ισχύ συνεχούς ρεύματος, πρέπει να μελετήσετε προσεκτικά την κατάλληλη «άμεση» σύνδεση. Χαρακτηριστικά του CVC:
- στο πρώτο τέντωμα έως Ηνωμένα Έθνη η αντίσταση μειώνεται σταδιακά και το ρεύμα αυξάνεται ανάλογα.
- από Ηνωμένα Έθνη πριν Εμ - περιοχή εργασίας (ακτινοβολία στο φάσμα φωτός) ·
- περαιτέρω - μια απότομη μείωση της αντίστασης προκαλεί εκθετική αύξηση της ισχύος του ρεύματος με επακόλουθη αστοχία του προϊόντος.
Τα LED υπολογίζονται με βάση την τιμή της τάσης λειτουργίας Uc. Οι κατασκευαστές δηλώνουν αυτήν την παράμετρο στα συνοδευτικά έγγραφα. Για να υπολογίσετε την ηλεκτρική αντίσταση μιας κατάλληλης αντίστασης περιορισμού ρεύματος, χρησιμοποιήστε τον τύπο: R = (U και - Uc) / I.
Γραφικός υπολογισμός
Εάν λάβετε το χαρακτηριστικό I - V, μπορείτε να εφαρμόσετε τη γραφική τεχνική. Τα πρωτότυπα γραφικά και ψηφιακά στοιχεία λαμβάνονται από το διαβατήριο ή στον επίσημο ιστότοπο του κατασκευαστή. Αλγόριθμος ενεργειών (παράδειγμα):
- σύμφωνα με τα δεδομένα προέλευσης, το ονομαστικό ρεύμα του LED (In) είναι 25 mA.
- μια διακεκομμένη γραμμή τραβιέται από το αντίστοιχο σημείο (1) στον κατακόρυφο άξονα τεταγμένης προς τη διασταύρωση με την καμπύλη I - V (2).
- σημειώστε την τάση της πηγής ισχύος (U και = 5,5 V) στον άξονα της τετμημένης (3).
- σχεδιάστε μια γραμμή μέσω των σημείων (2) και (3).
- Η διασταύρωση με τον άξονα τεταγμένης θα δείξει την τιμή του μέγιστου επιτρεπόμενου ρεύματος (Im = 60 mA).
Επιπλέον, σύμφωνα με τον κλασικό τύπο, δεν είναι δύσκολο να υπολογιστεί ποια αντίσταση απαιτείται για το LED σε αυτήν την περίπτωση: R = U και / Im = 5,5 / 0,06 ≈ 91,7. Στη σειρά, πρέπει να επιλέξετε την πλησιέστερη βαθμολογία με μικρό περιθώριο 100 ohms. Αυτή η λύση θα μειώσει ελαφρώς την αποτελεσματικότητα. Όμως, σε λειτουργία εξοικονόμησης, τα λειτουργικά στοιχεία θα θερμανθούν λιγότερο. Αντίστοιχα, το φορτίο στη σύνδεση ημιαγωγών θα μειωθεί. Αναμένετε αύξηση της διάρκειας ζωής της πηγής φωτός.
Για τη σωστή επιλογή της αντίστασης, πρέπει να γνωρίζετε την ισχύ (P). Τυπικές τιμές (W): 0,125 0,25; 0,5; 1; 2; 5. Οι υπολογισμοί μπορούν να γίνουν με οποιαδήποτε γνωστή παράμετρο χρησιμοποιώντας τους τύπους: P = Im2 * R = Ur2 / R. Εάν λάβουμε τα αρχικά δεδομένα του υπό εξέταση παραδείγματος: P = 0,06 * 0,06 * 100 = 0, 36 W. Λαμβάνοντας υπόψη το εύρος τύπων, πρέπει να επιλέξετε μια αντίσταση με αντίσταση 100 Ohms με ισχύ απόσβεσης 0,5 watt.
Οι ανοχές στην ακρίβεια της ηλεκτρικής αντίστασης των αντιστάσεων κυμαίνονται από 0,001 έως 30% της ονομαστικής. Στη σήμανση σύμφωνα με τα διεθνή πρότυπα, οι αντίστοιχες τάξεις αναφέρονται με λατινικά γράμματα (D - 0,5%, G - 2%, J - 5%).
Σύνδεση LED μέσω αντίστασης
Με βάση τα δεδομένα που παρουσιάζονται, μπορούν να συναχθούν αρκετά σημαντικά ενδιάμεσα συμπεράσματα:
- Τα αντιστατικά προστατευτικά κυκλώματα χρησιμοποιούνται σε χαμηλή ισχύ.
- δεν εκτελούν λειτουργίες σταθεροποίησης.
- το παθητικό στοιχείο δεν είναι ικανό να καταστέλλει τις υπερτάσεις.
Αποδεκτοί δείκτες απόδοσης μπορούν να ληφθούν δημιουργώντας:
- Αισθητήρες;
- δείκτες ·
- συσκευές σηματοδότησης.
Για έναν μικρό τοπικό φωτισμό ενυδρείου, μια τέτοια λύση είναι κατάλληλη. Ωστόσο, η παρατεταμένη κατανάλωση μεγάλων ποσοτήτων ενέργειας είναι απίθανο να γίνει αποδεκτή. Η έλλειψη σταθεροποίησης εκδηλώνεται από μια αισθητή αλλαγή στη φωτεινότητα με την αύξηση / μείωση της τάσης.
Οι ειδικοί προτείνουν ότι με συνολική κατανάλωση άνω των 1,5-2 W, χρησιμοποιήστε τροφοδοτικά με αξιόπιστη σταθεροποίηση ρεύματος. Αυτές οι συσκευές (dimmers) χρησιμοποιούνται για τη σύνδεση ομάδων συσκευών φωτισμού και συσκευών ημιαγωγών υψηλής ισχύος.
Υπολογισμός της αντίστασης για το LED
Μπορείτε να κάνετε τους απαραίτητους υπολογισμούς στο διαδίκτυο χρησιμοποιώντας έναν εξειδικευμένο υπολογιστή. Η πλήρης χρήση τέτοιων προγραμμάτων προσφέρεται δωρεάν.
Ωστόσο, η πρόσβαση στο Διαδίκτυο δεν είναι πάντα διαθέσιμη. Αφού μελετήσει μια αρκετά απλή τεχνική, ο καθένας μπορεί να επιλέξει γρήγορα μια αντίσταση για το LED χωρίς να ψάξει για το κατάλληλο λογισμικό.
Για να αποδείξετε τον αλγόριθμο, πρέπει να εξετάσετε το ενδεχόμενο να συνδέσετε μια προστατευτική αντίσταση στην παροχή ρεύματος (5 V) ενός συγκεκριμένου LED (Epistar 1W HP).
Τεχνικές προδιαγραφές:
- απορρόφηση ισχύος, W - 1;
- ρεύμα, mA - 350;
- τάση προς τα εμπρός (τυπική / μέγ.), V - 2,35 / 2,6.
Για να περιορίσετε το ρεύμα LED, λαμβάνοντας υπόψη τις συστάσεις του κατασκευαστή, είναι κατάλληλη μια αντίσταση με ηλεκτρική αντίσταση R = (5-2.35) /0.35 = 7.57 Ohms. Σύμφωνα με το πρότυπο E24, οι πλησιέστερες τιμές είναι 7,5 και 8,2 Ohms. Εάν χρησιμοποιείτε τους τυπικούς κανόνες, θα πρέπει να επιλέξετε μια μεγαλύτερη τιμή που διαφέρει από την εκτιμώμενη τιμή κατά περίπου 8,5%. Ένα επιπλέον σφάλμα θα δημιουργηθεί με ανοχή 5% των σειριακών φθηνών προϊόντων. Με μια τέτοια απόκλιση, είναι δύσκολο να ληφθούν αποδεκτά χαρακτηριστικά κυκλώματος όσον αφορά τις λειτουργίες προστασίας και την κατανάλωση ισχύος.
Ο πρώτος τρόπος επίλυσης του προβλήματος είναι να επιλέξετε αρκετές αντιστάσεις με χαμηλότερες βαθμολογίες. Στη συνέχεια, εφαρμόστε μια σειριακή, παράλληλη ή συνδυασμένη έκδοση της σύνδεσης για να αποκτήσετε την απαραίτητη ισοδύναμη αντίσταση του κυκλώματος. Η δεύτερη μέθοδος είναι να προσθέσετε μια αντίσταση συντονισμού.
Υπολογισμός απορρόφησης ισχύος
Σε οποιαδήποτε από τις επιλογές, κατά την επιλογή της ηλεκτρικής αντίστασης του κυκλώματος, πρέπει να ρυθμιστεί ένα ελαφρώς χαμηλότερο ρεύμα για να παραταθεί η διάρκεια ζωής του LED. Για την αποφυγή ζημιών λόγω θερμότητας, το προϊόν χρησιμοποιείται στο συνιστώμενο εύρος θερμοκρασίας. Για Epistar 1W HP, -40 ° C έως + 80 ° C. Εάν είναι απαραίτητο, χρησιμοποιήστε τη στερέωση σε ένα εξειδικευμένο θερμαντικό σώμα αστεριών. Αυτό το συμπλήρωμα αυξάνει την αποτελεσματική περιοχή απαγωγής θερμότητας.
Για ακριβή επιλογή, εκτιμάται η διασκορπισμένη ισχύς της αντίστασης: P = I2 * R = (0.35) 2 * 7.57 = 0.1225 * 7.57 ≈0.93 W. Το αποθεματικό για αυτήν την παράμετρο δεν είναι μικρότερο από 20-25%. Η βαθμολογία 1 W δεν είναι αρκετή, οπότε επιλέξτε την επόμενη βαθμολογία στην τυπική σειρά - 2 W.
Η απόδοση του συναρμολογημένου κυκλώματος ελέγχεται από την αναλογία Uc / Uи = 2,35 / 5 = 0,47 (47%). Το τελικό αποτέλεσμα δείχνει ότι περισσότερο από το ήμισυ της ηλεκτρικής ενέργειας στην περίπτωση αυτή σπαταλάται. Στην πραγματικότητα, ο δείκτης είναι ακόμη χειρότερος, καθώς δεν καταναλώνεται όλη η κατανάλωση ισχύος από το LED σε ακτινοβολία στο ορατό μέρος του φάσματος. Ένα σημαντικό μέρος είναι τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα της περιοχής IR.
Παράλληλη σύνδεση
Σε οποιοδήποτε σημείο του κυκλώματος σειράς, η ισχύς ρεύματος είναι η ίδια. Αυτό απλοποιεί τον υπολογισμό, αποτρέπει καταστάσεις έκτακτης ανάγκης. Όταν ένα στοιχείο αποτύχει, όλα τα LED σβήνουν. Επομένως, αποκλείεται ζημιά από υπέρταση. Οι παρατηρούμενοι λόγοι εξηγούν τη δημοτικότητα της χρήσης αυτής της μεθόδου κατά τη δημιουργία λαμπτήρων ταινιών, άλλων σχεδίων.
Ορισμένα πλεονεκτήματα παρέχονται από τη χρήση παράλληλης σύνδεσης. Σε αυτήν την εφαρμογή, το προϊόν διατηρεί μερική λειτουργικότητα όταν ένα κύκλωμα έχει υποστεί ζημιά. Αυτή η λύση παρέχει την ίδια τάση στα σημεία σύνδεσης με την πηγή ισχύος κάθε κλάδου.
Η παράλληλη σύνδεση είναι κατάλληλη για την οργάνωση ανεξάρτητων κυκλωμάτων ελέγχου. Αυτή η τεχνολογία βασίζεται στις αρχές του έργου των γιρλάντων της Πρωτοχρονιάς. Ξεχωριστοί κλάδοι συνδέονται στην πηγή ισχύος σύμφωνα με τον αλγόριθμο που καθορίζεται από το πρόγραμμα.
Δεν μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μία αντίσταση για πολλές παράλληλες διόδους. Μια προσεκτική επιλογή αντίστασης εξηγείται από την ανάγκη για ακριβή έλεγχο ρεύματος. Σε ορισμένες περιπτώσεις, σφάλματα 0,1-0,5 Α προκαλούν βλάβες, ριζική μείωση των πόρων.
Τα πραγματικά τεχνικά χαρακτηριστικά των LED διαφέρουν σημαντικά ακόμη και στην ίδια αποστολή. Για το λόγο αυτό, κάθε κύκλωμα προστατεύεται από ξεχωριστή αντίσταση.
Χαρακτηριστικά του φθηνού ICE
Το χαμηλό κόστος και μόνο δεν αποτελεί απόδειξη κακής ποιότητας. Η επέκταση της κλίμακας παραγωγής και η βελτίωση των τεχνολογικών διαδικασιών μειώνει το κόστος.Ωστόσο, τα προϊόντα των κατασκευαστών που στην πραγματικότητα δεν αντιστοιχούν στα δηλωμένα χαρακτηριστικά παρουσιάζονται στο αντίστοιχο τμήμα της αγοράς.
Για να εντοπίσετε πιθανά προβλήματα, δώστε προσοχή στις ακόλουθες παραμέτρους:
- Σε φθηνά μοντέλα, τα κύρια μέρη της κατασκευής είναι κατασκευασμένα από αλουμίνιο.
- Τα ανάλογα χαλκού είναι βαρύτερα, απομακρύνουν αποτελεσματικά τη θερμότητα, είναι ανθεκτικά στη μηχανική καταπόνηση.
- σε ποιοτικό προϊόν, το μέγεθος του κρυστάλλου συμμορφώνεται με το πρότυπο (0,762 x 0,762 mm ή άλλο).
- τα μειονεκτήματα υποδεικνύονται έμμεσα από την παραμόρφωση των αναλογιών της περιοχής εργασίας (ένα ορθογώνιο αντί για ένα τετράγωνο) ·
- Για να αυξήσετε την αξιοπιστία, οι υπεύθυνοι κατασκευαστές αυξάνουν τον αριθμό των αγωγών, χρησιμοποιήστε νήματα από πολύτιμα μέταλλα.
Τα υψηλής ποιότητας LED δημιουργούν φωτεινή ροή 150-220 lumens ανά 1 W κατανάλωσης. Ψεύτικα - όχι περισσότερο από 50-70 lm. Σε περίπτωση αμφιβολίας, τα εξαρτήματα προστασίας πρέπει να επιλέγονται με ιδιαίτερη προσοχή.
