Šiuolaikiniai LED šviesos šaltiniai yra gerai pritaikyti ilgalaikiam darbui sunkiomis sąlygomis. Tačiau srovės apsaugai naudojamas ribinis atsparumas. Tikslus LED rezistoriaus apskaičiavimas padės be klaidų pasirinkti funkcinius grandinės komponentus.
Šviesos diodui naudojamos srovės ribojimo varžos naudojimas
Dekoratyvinei apdailai, užtikrinant gerą matomumą užtamsintame koridoriuje ir sprendžiant kitas praktines problemas, naudojami šviesos diodai. Jie yra daug ekonomiškesni, palyginti su klasikinėmis kaitrinėmis lemputėmis. Didelis stiprumas apsaugo nuo aplinkos užteršimo kenksmingais cheminiais junginiais, o tai neatmetama ir po to, kai pažeista dujų išlydžio šviesos šaltinio lemputė.
Atsižvelgiant į puslaidininkių sandūros vienpusį laidumą, suprantamas poreikis prijungti šviesos diodą prie akumuliatoriaus, kito nuolatinės srovės šaltinio. Įprasto buitinio tinklo įtampa yra ištaisyta, sumažinta iki vardinio lygio. Rezistorius riboja srovės stiprį.
Darbo ypatumai ir skaičiavimai
Nepaisant reikšmingų pranašumų, dėmesingi vartotojai rekomenduoja atkreipti dėmesį į didelius LED prietaisų trūkumus:
- puslaidininkių technologija nustato netiesines srovės ir įtampos charakteristikas (CVC);
- įtampos padidėjimą virš tam tikro slenksčio lydi pn sandūros pablogėjimas;
- tam tikru lygiu (įjungiant tiesioginį ar atvirkštinį įjungimą) staigus srovės stiprumo padidėjimas sugadina gaminį.
Ypač svarbu yra jo paties nedidelis pasipriešinimas darbo režimu. Palyginti nedidelis pagrindinių energijos šaltinio parametrų pasikeitimas gali sugadinti puslaidininkio jungtį. Dėl šios priežasties į grandinę pridedamas srovę ribojantis rezistorius.
Papildomas pasyvus elementas padidina energijos sąnaudas. Dėl šios priežasties tokius sprendimus rekomenduojama naudoti kartu su mažos galios šviesos diodais arba sukurti prietaisus su mažais darbo ciklais.
Matematinis skaičiavimas
Paprasčiausioje grandinėje srovę ribojantis rezistorius (R) ir šviesos diodas yra nuosekliai sujungti su nuolatinės srovės šaltiniu (I) su specifine įtampa (U ir) išvesties gnybtuose. Elektrinę varžą galima apskaičiuoti pagal gerai žinomą Ohmo dėsnio formulę (I = U / R).
Antrasis Kirchhoffo postulatas taip pat yra naudingas. Šiame pavyzdyje apibrėžta ši lygybė: Uand = Ur + Uckur Ur (Uc) - atitinkamai rezistoriaus (LED) įtampa. Paprastai konvertuodami šias išraiškas, galite gauti pagrindines priklausomybes:
- Ui = I * R + I * Rc;
- R = (U ir - Uc) / I.
Čia Rc žymi puslaidininkinio įtaiso diferencinę varžą, kuri netiesiškai kinta priklausomai nuo įtampos ir srovės. Galinėje srovės įtampos charakteristikos galinėje dalyje galima atskirti fiksavimo sritį. Žymus padidėjimas Rc šioje svetainėje neleidžia judėti elektronams (Iobr = 0). Tačiau vėliau padidėjus įtampai tam tikru lygiu (Urebr-m), p-n sankryža nutrūksta.
Kadangi vairuotojas tiekia nuolatinę srovę, turite atidžiai ištirti tinkamą „tiesioginį“ ryšį. CVC ypatybės:
- pirmame ruože iki Un pasipriešinimas palaipsniui mažėja, o srovė atitinkamai didėja;
- iš Un prieš tai Hm - darbo zona (radiacija šviesos diapazone);
- toliau - smarkiai sumažėjęs atsparumas išprovokuoja eksponentinį srovės stiprio padidėjimą su vėlesniu gaminio gedimu.
Šviesos diodai apskaičiuojami pagal darbinės įtampos vertę Uc. Gamintojai nurodo šį parametrą pridedamame dokumente. Norėdami apskaičiuoti tinkamo srovę ribojančio rezistoriaus elektrinę varžą, naudokite formulę: R = (U ir - Uc) / I.
Grafinis skaičiavimas
Jei pasirenkate I - V charakteristiką, galite pritaikyti grafikos techniką. Originali grafinė ir skaitmeninė informacija paimta iš paso arba oficialioje gamintojo svetainėje. Veiksmų algoritmas (pavyzdys):
- remiantis šaltinio duomenimis, šviesos diodo (In) vardinė srovė yra 25 mA;
- nuo atitinkamo taško (1), esančio vertikalios ordinačių ašyje, iki sankirtos su I - V kreive (2) nubrėžta punktyrine linija;
- atkreipkite dėmesį į energijos šaltinio (U ir = 5,5 V) įtampą abscisės ašyje (3);
- nubrėžkite liniją per taškus (2) ir (3);
- sankryžoje su ordinatės ašimi bus rodoma didžiausia leistina srovė (Im = 60 mA).
Be to, pagal klasikinę formulę šiuo atveju nėra sunku apskaičiuoti, koks rezistorius reikalingas šviesos diodui: R = U ir / Im = 5,5 / 0,06 ≈ 91,7. Serijoje reikia pasirinkti artimiausią įvertinimą su nedidele 100 omų riba. Šis sprendimas šiek tiek sumažins efektyvumą. Taupymo režime funkciniai komponentai mažiau įšils. Atitinkamai sumažės puslaidininkių sankryžos apkrova. Tikėkitės, kad ilgės šviesos šaltinio tarnavimo laikas.
Norėdami teisingai pasirinkti rezistorių, turite žinoti galią (P). Standartinės vertės (W): 0,125; 0,25; 0,5; 1; 2; 5. Skaičiavimus galima atlikti pagal bet kuriuos žinomus parametrus, naudojant formules: P = Im2 * R = Ur2 / R. Jei paimsime nagrinėjamo pavyzdžio pradinius duomenis: P = 0,06 * 0,06 * 100 = 0, 36 W. Atsižvelgiant į tipų diapazoną, turite pasirinkti rezistorių, kurio varža 100 omų, o sklaidos galia yra 0,5 vatai.
Rezistorių elektrinės varžos tikslumo nuokrypos nuo 0,001 iki 30% nominalios. Ženklinant pagal tarptautinius standartus, atitinkamos klasės žymimos lotyniškomis raidėmis (D - 0,5%; G - 2%; J - 5%).
Šviesos diodo prijungimas per rezistorių
Remiantis pateiktais duomenimis, galima padaryti keletą svarbių tarpinių išvadų:
- varžos apsauginės grandinės naudojamos mažos galios;
- jie neatlieka stabilizavimo funkcijų;
- pasyvusis elementas nesugeba slopinti bangos.
Priimtinus veiklos rodiklius galima gauti sukuriant:
- jutikliai;
- rodikliai;
- signalizacijos įtaisai.
Mažam vietiniam akvariumo apšvietimui tinka toks sprendimas. Tačiau vargu, ar ilgalaikis didelių energijos kiekių suvartojimas yra priimtinas. Stabilizacijos stoka pasireiškia pastebimai pasikeitus ryškumui didėjant / mažėjant įtampai.
Ekspertai rekomenduoja, kad sunaudojant daugiau nei 1,5–2 W, naudoti maitinimo šaltinius su patikimu srovės stabilizavimu. Šie įtaisai (dimeris) yra naudojami jungti didelės galios apšvietimo įtaisų ir puslaidininkinių įtaisų grupes.
LED rezistoriaus apskaičiavimas
Galite atlikti reikalingus skaičiavimus internete naudodami specializuotą skaičiuoklę. Visiškai naudotis tokiomis programomis siūloma nemokamai.
Tačiau ne visada galima naudotis internetu. Ištyręs gana paprastą techniką, kiekvienas gali greitai pasirinkti šviesos diodo rezistorių, neieškodamas tinkamos programinės įrangos.
Norėdami parodyti algoritmą, turite apsvarstyti galimybę prijungti apsauginį rezistorių prie konkretaus šviesos diodo („Epistar 1W HP“) maitinimo grandinės (5 V).
Techninės specifikacijos:
- galios išsklaidymas, W - 1;
- srovė, mA - 350;
- įėjimo įtampa (tipiška / maksimali), V - 2,35 / 2,6.
Norint apriboti šviesos diodo srovę, atsižvelgiant į gamintojo rekomendacijas, tinka rezistorius, kurio elektrinė varža R = (5–2,35) /0,35 = 7,57 omai. Pagal E24 standartą artimiausios vertės yra 7,5 ir 8,2 omai. Jei naudosite standartines taisykles, turėsite pasirinkti didesnę vertę, kuri nuo numatomos vertės skiriasi beveik 8,5%. Papildomą klaidą sukels 5% nuokrypis nuo nebrangių serijinių gaminių. Esant tokiam nukrypimui, sunku gauti grandinės charakteristikas, priimtinas atsižvelgiant į apsaugines funkcijas ir sunaudojamą energiją.
Pirmasis būdas išspręsti problemą yra pasirinkti keletą rezistorių, kurių reitingas mažesnis. Tada naudokite nuoseklią, lygiagrečią arba kombinuotą jungties versiją, kad gautumėte reikiamą lygiavertį grandinės atsparumą. Antrasis metodas yra derinimo rezistoriaus pridėjimas.
Galios išsklaidymo skaičiavimas
Bet kurioje iš parinkčių, renkantis grandinės elektrinę varžą, turėtų būti nustatyta šiek tiek mažesnė srovė, kad būtų prailgintas šviesos diodo tarnavimo laikas. Norint išvengti žalos nuo karščio, produktas naudojamas rekomenduojamoje temperatūros diapazone. Skirta „Epistar 1W HP“, nuo -40 ° C iki + 80 ° C. Jei reikia, naudokite tvirtinimą ant specializuoto žvaigždinio radiatoriaus. Šis priedas padidina efektyvią šilumos išsklaidymo plotą.
Tiksliam pasirinkimui apskaičiuota rezistoriaus išsklaidyta galia: P = I2 * R = (0,35) 2 * 7,57 = 0,1225 * 7,57 ≈0,93 W. Šio parametro rezervas yra ne mažesnis kaip 20-25%. Nepakanka 1 W galios, todėl rinkitės kitą vertinimą standartinėje eilutėje - 2 W.
Sumontuotos grandinės efektyvumas tikrinamas santykiu Uc / Uи = 2,35 / 5 = 0,47 (47%). Galutinis rezultatas rodo, kad šiuo atveju daugiau nei pusė elektros sunaudojama. Tiesą sakant, indikatorius yra dar blogesnis, nes ne visas energijos sąnaudas LED išleidžia radiacijai matomoje spektro dalyje. Nemažą dalį sudaro IR diapazono elektromagnetinės bangos.
Lygiagretusis ryšys
Bet kuriame serijos grandinės taške srovės stipris yra tas pats. Tai supaprastina skaičiavimą, užkerta kelią avarinėms situacijoms. Kai sugenda vienas elementas, visi šviesos diodai išsijungia. Todėl žala dėl viršįtampio neįtraukiama. Nurodytos priežastys paaiškina šio metodo naudojimo populiarumą kuriant juostines lempas, kitus dizainus.
Tam tikrus pranašumus suteikia lygiagretaus sujungimo naudojimas. Šiame įgyvendinimo variante gaminys išlaiko dalinį veikimą, kai pažeista viena grandinė. Šis sprendimas suteikia tą pačią įtampą prijungimo prie kiekvienos šakos maitinimo šaltinio vietose.
Lygiagretusis ryšys yra tinkamas organizuoti nepriklausomas valdymo grandines. Ši technologija pagrįsta Naujųjų Metų girliandų darbo principais. Atskiri filialai yra prijungiami prie maitinimo šaltinio pagal programos nurodytą algoritmą.
Keliems lygiagrečiams diodams negalima naudoti vieno rezistoriaus. Kruopštus atsparumo pasirinkimas paaiškinamas poreikiu tiksliai valdyti srovę. Kai kuriose situacijose klaidos 0,1–0,5 A sukelia gedimus, radikalų išteklių sumažėjimą.
Faktinės šviesos diodų techninės charakteristikos labai skiriasi net ir toje pačioje siuntoje. Dėl šios priežasties kiekviena grandinė yra apsaugota atskiru rezistoriumi.
Pigios ICE savybės
Vien tik pigumas nėra prastos kokybės įrodymas. Išplečiant gamybos apimtį ir tobulinant technologinius procesus, sumažėja išlaidos.Tačiau gamintojai, kurie faktiškai neatitinka deklaruotų savybių, pateikiami atitinkamame rinkos segmente.
Norėdami nustatyti galimas problemas, atkreipkite dėmesį į šiuos parametrus:
- pigiuose modeliuose pagrindinės konstrukcijos dalys yra pagamintos iš aliuminio;
- vario analogai yra sunkesni, efektyviau šalina šilumą, yra atsparūs mechaniniam poveikiui;
- kokybiškame produkte kristalų dydis atitinka standartą (0,762 x 0,762 mm ar kita);
- trūkumus netiesiogiai rodo darbo srities proporcijų iškraipymas (stačiakampis, o ne kvadratas);
- Norėdami padidinti patikimumą, atsakingi gamintojai padidina laidininkų skaičių, naudoja sriegius iš tauriųjų metalų.
Aukštos kokybės šviesos diodai sukuria 150–220 liumenų šviesos srautą 1 W sunaudojimo. Klastotės - ne daugiau kaip 50–70 lm. Jei kyla abejonių, apsaugos komponentus reikia pasirinkti ypač atsargiai.
