Les sources lumineuses LED modernes sont bien adaptées pour un fonctionnement à long terme dans des conditions difficiles. Cependant, une résistance de limitation de courant est utilisée pour la protection de courant. Un calcul précis de la résistance de la LED aidera à sélectionner les composants fonctionnels du circuit sans erreur.
L'utilisation d'une résistance de limitation de courant pour la LED
Pour la décoration décorative, assurer une bonne visibilité dans un couloir sombre et résoudre d'autres problèmes pratiques, des LED sont utilisées. Ils sont beaucoup plus économiques que les ampoules à incandescence classiques. La haute résistance empêche la contamination de l'environnement par des composés chimiques nocifs, ce qui n'est pas exclu après un endommagement de l'ampoule d'une source lumineuse à décharge.
Compte tenu de la conductivité unilatérale de la jonction semi-conductrice, la nécessité de connecter la LED à la batterie, une autre source d'alimentation CC, est claire. La tension d'un réseau domestique standard est rectifiée, réduite à un niveau nominal. La résistance limite l'intensité du courant.
Caractéristiques du travail et des calculs
Malgré les avantages significatifs, les utilisateurs attentifs recommandent de prêter attention aux inconvénients importants des appareils LED:
- la technologie des semi-conducteurs détermine les caractéristiques courant-tension non linéaires (CVC);
- l'augmentation de tension au-dessus d'un certain seuil s'accompagne d'une dégradation de la jonction pn;
- à un certain niveau (avec mise en marche directe ou inverse), une forte augmentation de l'ampérage endommage le produit.
Sa petite résistance en mode de fonctionnement est particulièrement importante. Un changement relativement faible des principaux paramètres de la source d'alimentation peut endommager la jonction semi-conductrice. Pour cette raison, une résistance de limitation de courant est ajoutée au circuit.
Un élément passif supplémentaire augmente la consommation d'énergie. Pour cette raison, il est recommandé d'utiliser de telles solutions en combinaison avec des diodes électroluminescentes de faible puissance, ou de créer des appareils avec de petits cycles de service.
Calcul mathématique
Dans le circuit le plus simple, une résistance de limitation de courant (R) et une LED sont connectées en série à une source de courant constant (I) avec une certaine tension (U et) aux bornes de sortie. La résistance électrique peut être calculée en utilisant la formule bien connue de la loi d'Ohm (I = U / R).
Le deuxième postulat de Kirchhoff est également utile. Dans cet exemple, il définit l'égalité suivante: Uand = Ur + Ucoù Ur (Uc) - tension aux bornes de la résistance (LED), respectivement. Par simple conversion de ces expressions, vous pouvez obtenir les dépendances de base:
- Ui = I * R + I * Rc;
- R = (U et - Uc) / I.
Ici Rc désigne la résistance différentielle d'un dispositif semi-conducteur, qui varie de manière non linéaire en fonction de la tension et du courant. Sur la partie inverse de la caractéristique courant-tension, une région de verrouillage peut être distinguée. Une augmentation significative Rc sur ce site empêche le mouvement des électrons (Iobr = 0). Cependant, avec une augmentation ultérieure de la tension à un certain niveau (Urebr-m), une rupture de la jonction p-n se produit.
Comme le pilote fournit une alimentation en courant continu, vous devez étudier attentivement la connexion «directe» appropriée. Caractéristiques du CVC:
- au premier tronçon ONU la résistance diminue progressivement et le courant augmente en conséquence;
- de ONU avant Um - zone de travail (rayonnement dans la plage de lumière);
- en outre - une forte diminution de la résistance provoque une augmentation exponentielle de la force du courant avec une défaillance ultérieure du produit.
Les LED sont calculées en fonction de la valeur de la tension de fonctionnement Uc. Les fabricants indiquent ce paramètre dans la documentation d'accompagnement. Pour calculer la résistance électrique d'une résistance de limitation de courant appropriée, utilisez la formule: R = (U et - Uc) / I.
Calcul graphique
Si vous prenez la caractéristique I-V, vous pouvez appliquer la technique graphique. Les informations graphiques et numériques originales sont extraites du passeport ou sur le site officiel du fabricant. Algorithme d'actions (exemple):
- selon les données source, le courant nominal de la LED (In) est de 25 mA;
- une ligne pointillée est tracée du point correspondant (1) sur l'axe vertical des ordonnées jusqu'à l'intersection avec la courbe I - V (2);
- noter la tension de la source d'alimentation (U et = 5,5 V) sur l'axe des abscisses (3);
- tracer une ligne passant par les points (2) et (3);
- l'intersection avec l'axe des ordonnées indiquera la valeur du courant maximal admissible (Im = 60 mA).
De plus, selon la formule classique, il n'est pas difficile de calculer quelle résistance est nécessaire pour la LED dans ce cas: R = U et / Im = 5,5 / 0,06 ≈ 91,7. Dans la série, vous devez choisir la note la plus proche avec une petite marge de 100 ohms. Cette solution réduira légèrement l'efficacité. Mais en mode économe, les composants fonctionnels chaufferont moins. En conséquence, la charge sur la jonction semi-conductrice diminuera. Attendez-vous à une augmentation de la durée de vie de la source lumineuse.
Pour le bon choix de résistance, vous devez connaître la puissance (P). Valeurs standard (W): 0,125; 0,25; 0,5; 1; 2; 5. Les calculs peuvent être effectués par n'importe quel paramètre connu en utilisant les formules: P = Im2 * R = Ur2 / R. Si nous prenons les données initiales de l'exemple considéré: P = 0,06 * 0,06 * 100 = 0, 36 W. Compte tenu de la plage de type, vous devez choisir une résistance avec une résistance de 100 Ohms avec une puissance de dissipation de 0,5 watts.
Les tolérances sur la précision de la résistance électrique des résistances sont de 0,001 à 30% de la valeur nominale. Dans le marquage selon les normes internationales, les classes correspondantes sont indiquées en lettres latines (D - 0,5%; G - 2%; J - 5%).
Connexion d'une LED via une résistance
Sur la base des données présentées, plusieurs conclusions intermédiaires importantes peuvent être tirées:
- des circuits de protection résistifs sont utilisés à faible puissance;
- ils ne remplissent pas de fonctions de stabilisation;
- l'élément passif n'est pas en mesure de supprimer les surtensions.
Des indicateurs de performance acceptables peuvent être obtenus en créant:
- capteurs;
- indicateurs;
- dispositifs de signalisation.
Pour un petit éclairage d'aquarium local, une telle solution convient. Cependant, une consommation prolongée de grandes quantités d'énergie est peu susceptible d'être acceptable. Le manque de stabilisation se manifeste par un changement notable de luminosité avec une augmentation / diminution de la tension.
Les experts recommandent qu'avec une consommation totale de plus de 1,5-2 W, utilisez des alimentations avec stabilisation fiable du courant. Ces dispositifs (gradateurs) sont utilisés pour connecter des groupes de dispositifs d'éclairage et des dispositifs semi-conducteurs de haute puissance.
Calcul de la résistance pour la LED
Vous pouvez effectuer les calculs nécessaires en ligne à l'aide d'une calculatrice spécialisée. La pleine utilisation de ces programmes est offerte gratuitement.
Cependant, l'accès à Internet n'est pas toujours disponible. Après avoir étudié une technique assez simple, n'importe qui peut rapidement sélectionner une résistance pour la LED sans chercher le logiciel approprié.
Pour démontrer l'algorithme, vous devez envisager de connecter une résistance de protection à l'alimentation (5 V) d'une LED particulière (Epistar 1W HP).
Spécifications techniques:
- dissipation de puissance, W - 1;
- courant, mA - 350;
- tension directe (typique / max.), V - 2,35 / 2,6.
Pour limiter le courant LED, en tenant compte des recommandations du fabricant, une résistance avec une résistance électrique de R = (5-2.35) /0.35 = 7.57 Ohms convient. Selon la norme E24, les valeurs les plus proches sont 7,5 et 8,2 Ohms. Si vous utilisez les règles standard, vous devrez choisir une valeur plus grande qui diffère de la valeur estimée de près de 8,5%. Une erreur supplémentaire sera créée par une tolérance de 5% sur les produits série bon marché. Avec une telle déviation, il est difficile d'obtenir des caractéristiques de circuit acceptables en termes de fonctions de protection et de consommation électrique.
La première façon de résoudre le problème consiste à sélectionner plusieurs résistances avec des valeurs nominales inférieures. Appliquez ensuite une version série, parallèle ou combinée de la connexion pour obtenir la résistance équivalente nécessaire du circuit. La deuxième méthode consiste à ajouter une résistance d'accord.
Calcul de la dissipation de puissance
Dans toutes les options, lors du choix de la résistance électrique du circuit, un courant légèrement inférieur doit être réglé pour prolonger la durée de vie de la LED. Pour éviter les dommages causés par la chaleur, le produit est utilisé dans la plage de températures recommandée. Pour Epistar 1W HP, -40 ° C à + 80 ° C Si nécessaire, utilisez le montage sur un radiateur en étoile spécialisé. Ce supplément augmente la zone de dissipation thermique efficace.
Pour une sélection précise, la puissance dissipée de la résistance est estimée: P = I2 * R = (0,35) 2 * 7,57 = 0,1225 * 7,57 ≈0,93 W. La réserve pour ce paramètre n'est pas inférieure à 20-25%. Une note de 1 W ne suffit pas, alors choisissez la prochaine note de la ligne standard - 2 W.
L'efficacité du circuit assemblé est vérifiée par le rapport Uc / Uè = 2,35 / 5 = 0,47 (47%). Le résultat final montre que plus de la moitié de l'électricité dans ce cas est gaspillée. En fait, l'indicateur est encore pire, car toute la consommation d'énergie n'est pas dépensée par la LED sur le rayonnement dans la partie visible du spectre. Une partie importante est constituée par les ondes électromagnétiques de la gamme IR.
Connexion parallèle
À tout moment dans le circuit série, l'intensité du courant est la même. Cela simplifie le calcul, évite les situations d'urgence. Lorsqu'un élément tombe en panne, toutes les LED s'éteignent. Par conséquent, les dommages par surtension sont exclus. Les raisons indiquées expliquent la popularité de l'utilisation de cette méthode lors de la création de lampes à ruban, d'autres conceptions.
Certains avantages sont fournis par l'utilisation d'une connexion parallèle. Dans ce mode de réalisation, le produit conserve une opérabilité partielle lorsqu'un circuit est endommagé. Cette solution fournit la même tension aux points de connexion à la source d'alimentation de chaque branche.
La connexion parallèle convient à l'organisation de circuits de commande indépendants. Cette technologie est basée sur les principes du travail des guirlandes du Nouvel An. Des branches distinctes sont connectées à la source d'alimentation selon l'algorithme spécifié par le programme.
Vous ne pouvez pas utiliser une résistance pour plusieurs diodes parallèles. Un choix judicieux de résistance s'explique par la nécessité d'un contrôle précis du courant. Dans certaines situations, des erreurs de 0,1 à 0,5 A provoquent des pannes, une réduction radicale des ressources.
Les caractéristiques techniques réelles des LED diffèrent considérablement, même dans le même lot. Pour cette raison, chaque circuit est protégé par une résistance séparée.
Caractéristiques de l'ICE pas cher
Le faible coût n'est pas à lui seul une preuve de mauvaise qualité. L'élargissement de l'échelle de production et l'amélioration des processus technologiques réduisent les coûts.Cependant, les produits des fabricants qui ne correspondent pas réellement aux caractéristiques déclarées sont présentés dans le segment de marché correspondant.
Pour identifier les problèmes possibles, faites attention aux paramètres suivants:
- dans les modèles bon marché, les principales parties de la structure sont en aluminium;
- les analogues du cuivre sont plus lourds, éliminent plus efficacement la chaleur, résistent aux contraintes mécaniques;
- dans un produit de qualité, la taille du cristal est conforme à la norme (0,762 x 0,762 mm ou autre);
- les inconvénients sont indirectement indiqués par la distorsion des proportions de la zone de travail (un rectangle au lieu d'un carré);
- Pour augmenter la fiabilité, les fabricants responsables augmentent le nombre de conducteurs, utilisent des fils de métaux précieux.
Les LED de haute qualité créent un flux lumineux de 150 à 220 lumens pour 1 W de consommation. Faux - pas plus de 50-70 lm. En cas de doute, les composants de protection doivent être sélectionnés avec un soin particulier.
