Principalul parametru care afectează durata de viață a LED-ului este curentul electric, a cărui valoare este strict reglementată pentru fiecare tip de element LED. O modalitate obișnuită de a limita curentul maxim este utilizarea unei rezistențe de limitare. Rezistența pentru LED poate fi calculată fără calcule complexe bazate pe legea lui Ohm, folosind valorile tehnice ale diodei și tensiunea circuitului.
Cuprins
Caracteristicile conexiunii LED
Funcționând pe același principiu ca și diodele redresoare, elementele emițătoare de lumină au totuși caracteristici distinctive. Cele mai importante dintre acestea sunt:
- Sensibilitate extrem de negativă la tensiuni de polaritate inversă. Un LED dintr-un circuit care nu are polaritatea corectă va ceda aproape instantaneu.
- Domeniu îngust al curentului de funcționare admisibil prin joncțiunea p-n.
- Dependența rezistenței de joncțiune de temperatură, care este o caracteristică a majorității elementelor semiconductoare.
Ultimul punct ar trebui discutat mai detaliat, deoarece este principalul pentru calcularea rezistenței de stingere. Documentația elementelor radiante specifică intervalul admisibil de curent nominal la care acestea își mențin performanța și oferă caracteristicile radiante specificate. Subestimarea valorii nu este fatală, dar va duce la o anumită reducere a luminozității. De la o anumită valoare limită, fluxul de curent prin joncțiune se va opri și nu va mai exista luminescență.
Depășirea curentului duce inițial la o creștere a luminozității, dar durata de viață este redusă drastic. O creștere suplimentară duce la defectarea elementului. Astfel, selectarea unei rezistențe pentru un LED are ca scop limitarea curentului maxim admisibil în cele mai nefavorabile condiții.
Tensiunea la joncțiunea semiconductoare este limitată de procesele fizice de la joncțiune și se află într-un interval îngust de aproximativ 1-2V. Diodele emițătoare de lumină de 12 volți care echipează adesea mașinile pot conține un lanț de elemente conectate în serie sau un circuit de limitare inclus în proiect.
De ce aveți nevoie de o rezistență pentru un LED?
Utilizarea unei rezistențe de limitare pentru a aprinde LED-ul nu este cea mai eficientă, dar este cea mai simplă și mai ieftină soluție pentru a limita curentul în limitele admise. Soluțiile de circuit care pot stabiliza curentul din circuitul emițătorului cu o precizie ridicată sunt destul de greu de reprodus, iar soluțiile din comerț sunt foarte scumpe.
Utilizarea rezistențelor face posibilă iluminarea și iluminarea la nivel intern. Cheia este să știi cum să folosești instrumentele de măsurare și să ai abilități minime de lipire. Un limitator bine proiectat, care ia în considerare posibilele toleranțe și fluctuații de temperatură, va asigura funcționarea corectă a LED-urilor pe toată durata de viață declarată, la un cost minim.
Conectarea paralelă și în serie a LED-urilor
Pentru a combina parametrii circuitelor de putere și performanța LED-ului este larg răspândită conexiunea în serie și paralel a mai multor elemente. Fiecare tip de conexiune are avantaje și dezavantaje.
Conexiune paralelă
Avantajul acestui tip de conexiune este utilizarea unui singur limitator pe circuit. Trebuie precizat că acest avantaj este singurul, prin urmare, conexiunea paralelă este aproape nemaiauzită, cu excepția produselor industriale de calitate inferioară. Dezavantajele sunt următoarele:
- Puterea disipată pe elementul de limitare crește proporțional cu numărul de LED-uri conectate în paralel.
- Variația parametrilor elementului duce la o distribuție neuniformă a curentului.
- Arderea unuia dintre emițători duce la o defecțiune de tip avalanșă a tuturor celorlalți, din cauza căderii de tensiune crescute pe grupul paralel.
O conexiune în care curentul prin fiecare element radiant este limitat de un rezistor separat crește oarecum performanța. Mai exact, este o conexiune paralelă a circuitelor individuale formate din LED-uri cu rezistențe de limitare. Principalul avantaj este o fiabilitate mai mare, deoarece defectarea unuia sau mai multor elemente nu are niciun efect asupra funcționării celorlalte.
Dezavantajul este că luminozitatea elementelor individuale poate varia foarte mult din cauza variațiilor LED-urilor și a toleranței tehnologice a rezistenței nominale. Un astfel de circuit conține un număr mare de elemente radio.
Conexiunea paralelă cu terminatori individuali este utilizată în circuitele de joasă tensiune care încep la tensiunea minimă limitată de căderea de tensiune pe joncțiunea p-n.
Conexiune în serie
Conectarea în serie a elementelor radiante a devenit cea mai utilizată, deoarece avantajul evident al unui circuit în serie este egalitatea absolută a curentului care trece prin fiecare element. Deoarece curentul prin rezistorul de terminație unic și prin diodă este același, puterea disipată va fi minimă.
Un dezavantaj semnificativ - defectarea chiar și a unui singur element va face ca întregul lanț să devină nefuncțional. Conexiunea în serie necesită o tensiune mai mare, a cărei valoare minimă crește proporțional cu numărul de elemente conectate.
Mod mixt
Utilizarea unui număr mare de emițători este posibilă prin realizarea unei conexiuni mixte, folosind mai multe lanțuri paralele și conectând în serie o rezistență de limitare și mai multe LED-uri.
Arderea unuia dintre elemente va duce la nefuncționarea doar a unui singur circuit în care este instalat elementul respectiv. Celelalte vor funcționa în mod corespunzător.
Formule de calcul al rezistorului
Calculul rezistenței rezistenței pentru LED-uri se bazează pe legea lui Ohm. Parametrii de intrare pentru modul de calcul al rezistenței pentru un LED sunt:
- tensiunea circuitului;
- curentul de funcționare al LED-ului;
- este căderea de tensiune pe dioda emițătoare (tensiunea de alimentare a LED-ului).
Valoarea rezistenței se determină din expresia:
R = U/I,
unde U este căderea de tensiune pe rezistor și I este curentul continuu prin LED.
Căderea de tensiune a LED-ului se determină din expresia:
U = Upit - Usv,
unde Upit este tensiunea circuitului și Uc este căderea de tensiune nominală pe dioda emițătoare.
Calcularea LED-ului pentru un rezistor dă o valoare a rezistenței care nu se va afla în intervalul standard de valori. Luați rezistorul cu rezistența cea mai apropiată de valoarea calculată pe partea cea mai mare. În acest fel, se ia în considerare o posibilă creștere a tensiunii. Este mai bine să luați următoarea valoare din seria de rezistență. Acest lucru va reduce ușor curentul prin diodă și va reduce luminozitatea strălucirii, dar va anula orice modificare a tensiunii de alimentare și a rezistenței diodei (de exemplu, din cauza modificării temperaturii).
Înainte de a selecta valoarea rezistenței, trebuie să se estimeze posibila reducere a curentului și a luminozității în comparație cu valoarea setată, folosind formula:
(R - Rst)R-100%.
Dacă valoarea rezultată este mai mică de 5%, ar trebui să luați o rezistență mai mare, dacă de la 5 la 10%, vă puteți limita la una mai mică.
Un parametru la fel de important care afectează fiabilitatea funcționării este disiparea de putere a elementului de limitare a curentului. Curentul care circulă printr-o secțiune de rezistență va determina încălzirea acesteia. Se utilizează formula de determinare a puterii care trebuie disipată:
P = U-U/R
Se utilizează o rezistență de limitare a cărei disipare de putere permisă va depăși valoarea calculată.
Exemplu:
Un LED are o cădere de tensiune de 1,7 V și un curent nominal de 20 mA. Acesta trebuie conectat la un circuit de 12 V.
Căderea de tensiune pe rezistorul de limitare este:
U = 12 - 1,7 = 10,3 V
Rezistența rezistorului:
R = 10,3/0,02 = 515 ohmi.
Cea mai apropiată valoare superioară din gama standard este 560 Ohm. La această valoare, căderea de curent de la referință este puțin mai mică de 10%, astfel încât nu este necesară o valoare mai mare.
Puterea disipată în wați:
P = 10,3-10,3/560 = 0,19 W
Prin urmare, pentru acest circuit poate fi utilizat un element cu o putere disipată admisibilă de 0,25 W.
Cablarea benzilor LED
Benzile LED sunt disponibile în diferite tensiuni de alimentare. Banda are un circuit de diode în serie. Numărul de diode și rezistența rezistențelor de terminație depind de tensiunea de alimentare a benzii.
Cele mai comune tipuri de benzi LED sunt proiectate pentru conectarea la un circuit cu o tensiune de 12 V. De asemenea, este posibilă utilizarea unei tensiuni mai mari pentru funcționare. Pentru a calcula corect rezistențele, este necesar să se cunoască curentul care circulă printr-o singură secțiune de panglică.
Creșterea lungimii benzii determină o creștere proporțională a curentului, deoarece secțiunile minime sunt conectate în paralel din punct de vedere tehnologic. De exemplu, dacă lungimea minimă a unei secțiuni este de 50 cm, atunci o bandă de 5 m din 10 astfel de secțiuni va avea un consum de curent de 10 ori mai mare.
Articole conexe:
