Moderna LED-ljuskällor är väl anpassade för långvarig drift under svåra förhållanden. Strömbegränsande motstånd används emellertid för strömskydd. En exakt beräkning av motståndet för lysdioden hjälper till att välja kretsens funktionella komponenter utan fel.
Användning av strömbegränsande motstånd för lysdioden
För dekorativ dekoration, för att säkerställa god synlighet i en mörkare korridor och lösa andra praktiska problem, används lysdioder. De är mycket mer ekonomiska jämfört med klassiska glödlampor. Hög hållfasthet förhindrar miljöföroreningar med skadliga kemiska föreningar, som inte utesluts efter skador på glödlampans glödljuskälla.
Med tanke på halvledarkopplingens ensidiga konduktivitet är det förståeligt att ansluta lysdioden till batteriet, en annan likströmskälla. Spänningen i ett vanligt hushållsnätverk korrigeras, reduceras till en nominell nivå. Motståndet begränsar strömstyrkan.
Funktioner i arbete och beräkningar
Trots de betydande fördelarna rekommenderar uppmärksamma användare att uppmärksamma LED-enheternas betydande nackdelar:
- halvledarteknologi bestämmer icke-linjära strömspänningsegenskaper (CVC);
- spänningsökning över en viss tröskel åtföljs av nedbrytning av pn-övergången;
- vid en viss nivå (med direkt eller bakåtkoppling) skada en kraftig ökning av strömstyrkan produkten.
Av speciell vikt är dess egen lilla motstånd i driftsläget. En relativt liten förändring av huvudparametrarna för kraftkällan kan skada halvledarkorsningen. Av detta skäl läggs ett strömbegränsande motstånd till kretsen.
Ett ytterligare passivt element ökar energiförbrukningen. Av detta skäl rekommenderas det att använda sådana lösningar i kombination med ljusemitterande dioder med liten effekt, eller för att skapa enheter med små driftscykler.
Matematisk beräkning
I den enklaste kretsen är ett strömbegränsande motstånd (R) och en LED i serie anslutna till en konstant strömkälla (I) med en viss spänning (U och) vid utgångsklämmorna. Det elektriska motståndet kan beräknas med hjälp av den välkända Ohms lagformel (I = U / R).
Kirchhoffs andra postulat är också användbart. I detta exempel definierar det följande jämlikhet: Uand = Ur + Ucvar Ur (Uc) - spänning över motståndet (LED). Genom enkel konvertering av dessa uttryck kan du få de grundläggande beroenden:
- Ui = I * R + I * Rc;
- R = (U och - Uc) / I.
Här Rc betecknar differentiell motstånd för en halvledaranordning, som varierar olinjärt beroende på spänning och ström. På den bakre delen av strömspänningskarakteristiken kan ett låsområde skiljas. Märkbar höjning Rc på denna webbplats förhindrar rörelse av elektroner (Iobr = 0). Men med en efterföljande ökning av spänningen på en viss nivå (Urebr-m) inträffar en nedbrytning av p-n-korsningen.
Eftersom föraren tillhandahåller likström, måste du noggrant studera lämplig "direkt" anslutning. Funktioner i CVC:
- på den första sträckan till Fn motståndet minskar gradvis och strömmen ökar i enlighet därmed;
- från Fn innan um - arbetsområde (strålning i ljusområdet);
- vidare - en kraftig minskning av motstånd provoserar en exponentiell ökning av strömstyrkan med efterföljande fel på produkten.
Lysdioder beräknas baserat på värdet på driftspänningen uc. Tillverkarna anger denna parameter i den bifogade dokumentationen. För att beräkna det elektriska motståndet för ett lämpligt strömbegränsande motstånd använder du formeln: R = (U och - Uc) / I.
Grafisk beräkning
Om du tar I - V-karakteristiken kan du använda den grafiska tekniken. Original grafisk och digital information hämtas från passet eller på tillverkarens officiella webbplats. Handlingens algoritm (exempel):
- enligt källdata är LED: s (In) nominella ström 25 mA;
- en streckad linje dras från motsvarande punkt (1) på den vertikala ordinataxeln till skärningspunkten med I - V-kurvan (2);
- notera spänningen på kraftkällan (U och = 5,5 V) på abscissaxeln (3);
- rita en linje genom punkterna (2) och (3);
- korsningen med ordinataxeln visar värdet på den maximalt tillåtna strömmen (Im = 60 mA).
Enligt den klassiska formeln är det vidare inte svårt att beräkna vilket motstånd som behövs för lysdioden i detta fall: R = U och / Im = 5,5 / 0,06 - 91,7. I serien måste du välja det närmaste betyget med en liten marginal på 100 ohm. Denna lösning minskar effektiviteten något. Men i reservläge värms de funktionella komponenterna mindre. På motsvarande sätt minskar belastningen på halvledarkorsningen. Räkna med en ökning av ljuskällans livslängd.
För rätt val av motstånd måste du känna till kraften (P). Standardvärden (W): 0,125; 0,25; 0,5; 1; 2; 5. Beräkningar kan göras med alla kända parametrar med hjälp av formlerna: P = Im2 * R = Ur2 / R. Om vi tar de första uppgifterna från det betraktade exemplet: P = 0,06 * 0,06 * 100 = 0, 36 W. Med hänsyn till det typiska modellintervallet är det nödvändigt att välja ett motstånd med ett motstånd på 100 ohm med en spridningseffekt på 0,5 watt.
Toleranserna för noggrannheten hos motståndets elektriska motstånd är från 0,001 till 30% av det nominella. I markeringen enligt internationella standarder anges motsvarande klasser med latinska bokstäver (D - 0,5%; G - 2%; J - 5%).
Ansluta en lysdiod genom ett motstånd
Baserat på de presenterade uppgifterna kan flera viktiga slutsatser göras:
- resistiva skyddskretsar används vid låg effekt;
- de utför inte stabiliseringsfunktioner;
- det passiva elementet kan inte undertrycka överspänningar.
Acceptabla prestandaindikatorer kan erhållas genom att skapa:
- sensorer;
- indikatorer;
- signalanordningar.
För en liten lokal akvariumbelysning är en sådan lösning lämplig. Det är emellertid osannolikt att långvarig förbrukning av stora mängder energi är acceptabel. Bristen på stabilisering manifesteras av en märkbar förändring i ljusstyrka med ökande / minskande spänning.
Experter rekommenderar att du använder en strömförsörjning med tillförlitlig strömstabilisering med en total förbrukning på mer än 1,5-2 W. Dessa enheter (dimmer) används för att ansluta grupper av belysningsanordningar och halvledarapparater med hög effekt.
Beräkning av motståndet för lysdioden
Du kan göra nödvändiga beräkningar online med en specialberäknare. Full användning av sådana program erbjuds gratis.
Men åtkomst till Internet är inte alltid tillgängligt. Efter att ha studerat en ganska enkel teknik kan vem som helst snabbt välja ett motstånd för lysdioden utan att söka efter rätt programvara.
För att demonstrera algoritmen måste du överväga att ansluta ett skyddande motstånd till strömförsörjningen (5 V) för en viss LED (Epistar 1W HP).
Tekniska specifikationer:
- kraftspridning, W - 1;
- ström, mA - 350;
- framspänning (typisk / max.), V - 2,35 / 2,6.
För att begränsa LED-strömmen, med hänsyn till tillverkarens rekommendationer, är ett motstånd med ett elektriskt motstånd på R = (5-2,35) /0,35 = 7,57 ohm lämpligt. Enligt E24-standarden är de närmaste värdena 7,5 och 8,2 ohm. Om du använder standardreglerna måste du välja ett större värde som skiljer sig från det uppskattade värdet med nästan 8,5%. Ett ytterligare fel skapas genom 5% tolerans för billiga seriella produkter. Med en sådan avvikelse är det svårt att erhålla kretsegenskaper som är acceptabla vad gäller skyddsfunktioner och effektförbrukning.
Det första sättet att lösa problemet är att välja flera motstånd med lägre betyg. Använd sedan en seriell, parallell eller kombinerad version av anslutningen för att erhålla nödvändig ekvivalent motstånd från kretsen. Den andra metoden är att lägga till ett inställningsmotstånd.
Beräkning av strömavbrott
I något av alternativen, när du väljer kretsens elektriska motstånd, bör en något lägre ström ställas in för att förlänga lysdioden. För att förhindra skador på grund av värme används produkten i det rekommenderade temperaturområdet. För Epistar 1W HP, -40 ° C till + 80 ° C. Använd vid behov montering på en specialstjärnradiator. Detta tillägg ökar det effektiva värmeavledningsområdet.
För exakt val beräknas motståndets avledade effekt: P = I2 * R = (0,35) 2 * 7,57 = 0,1225 * 7,57 ≈0,93 W. Reserven för denna parameter är inte mindre än 20-25%. Ett betyg på 1 W räcker inte, så välj nästa betyg i standardraden - 2 W.
Effektiviteten hos den sammansatta kretsen kontrolleras av förhållandet Uc / Uи = 2,35 / 5 = 0,47 (47%). Det slutliga resultatet visar att mer än hälften av elen i detta fall slösas bort. Faktum är att indikatorn är ännu värre, eftersom inte all strömförbrukning används av lysdioden på strålning i den synliga delen av spektrumet. En betydande del är elektromagnetiska vågor inom IR-området.
Parallell anslutning
Vid någon punkt i seriekretsen är strömstyrkan densamma. Detta förenklar beräkningen, förhindrar nödsituationer. När ett element misslyckas slocknar alla lysdioder. Därför är skador på grund av överspänning uteslutna. De angivna orsakerna förklarar populariteten för användningen av denna metod när du skapar bandlampor, andra mönster.
Vissa fördelar tillhandahålls genom användning av parallellanslutning. I denna utföringsform bibehåller produkten partiell driftbarhet när en krets är skadad. Denna lösning ger samma spänning vid anslutningspunkterna till strömkällan för varje gren.
Parallellanslutning är lämplig för organisering av oberoende styrkretsar. Denna teknik är baserad på principerna för arbetet med nyårs girlander. Separata grenar är anslutna till strömkällan enligt den algoritm som anges av programmet.
Du kan inte använda ett motstånd för flera parallella dioder. Ett noggrant val av motstånd förklaras av behovet av exakt strömstyrning. I vissa situationer orsakar fel på 0,1-0,5 A nedbrytningar, en radikal minskning av resursen.
De faktiska tekniska egenskaperna för lysdioderna skiljer sig avsevärt även i samma sändning. Av denna anledning är varje krets skyddad av ett separat motstånd.
Funktioner med billig ICE
Enbart låg kostnad är inte ett bevis på dålig kvalitet. Att utvidga produktionsskalan och förbättra tekniska processer minskar kostnaderna.Produkter från tillverkare som faktiskt inte motsvarar de deklarerade egenskaperna presenteras i motsvarande marknadssegment.
För att identifiera möjliga problem, var uppmärksam på följande parametrar:
- i billiga modeller är huvuddelen av strukturen gjord av aluminium;
- kopparanaloger är tyngre, tar bort värme mer effektivt, är resistenta mot mekanisk påfrestning;
- i en kvalitetsprodukt uppfyller kristallstorleken standarden (0,762 x 0,762 mm eller annat);
- nackdelarna indikeras indirekt av förvrängningen av arbetsområdets proportioner (en rektangel istället för en kvadrat);
- För att öka tillförlitligheten ökar ansvariga tillverkare antalet ledare, använd trådar från ädelmetaller.
Högkvalitativa lysdioder skapar ett lysflöde på 150-220 lumen per 1 W konsumtion. Förfalskningar - högst 50-70 lm. Vid tveksamhet bör skyddskomponenterna väljas med särskild försiktighet.
