Tärkein LEDin kestävyyteen vaikuttava parametri on sähkövirta, jonka arvo on tiukasti standardoitu jokaiselle LED-elementtityypille. Yksi yleinen tapa rajoittaa maksimivirtaa on käyttää rajoitusvastusta. LEDin vastus voidaan laskea ilman Ohmin lakiin perustuvia monimutkaisia laskelmia käyttämällä diodiparametrien teknisiä arvoja ja kytkentäpiirin jännitettä.
Sisältö
LEDin kytkemisen ominaisuudet
Samalla periaatteella kuin tasasuuntaajadiodeilla toimivilla valoa emittoivilla elementeillä on kuitenkin erityispiirteitä. Tärkeimmät niistä ovat:
- Äärimmäisen negatiivinen herkkyys käänteisen napaisuuden jännitteelle. Väärällä napaisuudesta virtapiiriin liitetty LED lakkaa melkein välittömästi.
- Kapea sallitun käyttövirran alue p-n-liitoksen läpi.
- Siirtymävastuksen riippuvuus lämpötilasta, joka on tyypillistä useimmille puolijohdeelementeille.
Viimeistä kohtaa tulisi käsitellä yksityiskohtaisemmin, koska se on tärkein sammutusvastuksen laskennassa. Säteilevien elementtien dokumentaatiossa on ilmoitettu sallittu nimellisvirran alue, jolla ne pysyvät toiminnassa ja antavat määritellyt säteilyominaisuudet. Arvon aliarvioiminen ei ole kohtalokasta, mutta johtaa jonkin verran kirkkauden heikkenemiseen. Tietystä raja-arvosta alkaen virran kulku siirtymän läpi pysähtyy, ja hehku puuttuu.
Virran ylittäminen ensin lisää hehkun kirkkautta, mutta käyttöikä lyhenee jyrkästi. Lisäkasvu johtaa elementin epäonnistumiseen. Siten LED-vastuksen valinnalla pyritään rajoittamaan suurinta sallittua virtaa pahimmissa olosuhteissa.
Puolijohdeliitoksessa olevaa jännitettä rajoittavat siinä tapahtuvat fysikaaliset prosessit ja se on kapealla alueella noin 1-2 V. 12 voltin valodiodit, jotka asennetaan usein autoihin, voivat sisältää sarjaan kytkettyjen elementtien ketjun tai rajoittimen. piiri sisältyy suunnitteluun.
Miksi tarvitset vastuksen LEDille
Rajoittavien vastusten käyttäminen LED-valot päälle kytkettäessä on, vaikkakaan ei tehokkain, mutta helpoin ja halvin ratkaisu virran rajoittamiseen hyväksyttäviin rajoihin. Piiriratkaisut, joiden avulla voit vakauttaa emitteripiirin virran suurella tarkkuudella, on melko vaikea toistaa, ja valmiilla on korkeat kustannukset.
Vastusten käytön avulla voit suorittaa valaistuksen ja taustavalon itse. Tärkeintä tässä tapauksessa on kyky käyttää mittalaitteita ja minimaaliset juotostaidot. Hyvin suunniteltu rajoitin, joka ottaa huomioon mahdolliset toleranssit ja lämpötilan vaihtelut, pystyy varmistamaan LEDien normaalin toiminnan koko ilmoitetun käyttöiän ajan minimaalisin kustannuksin.
LEDien rinnakkais- ja sarjaliitäntä
Tehopiirien parametrien ja LEDien ominaisuuksien yhdistämiseksi useiden elementtien sarja- ja rinnakkaiskytkentä on yleistä. Jokaisella liitäntätyypillä on sekä etuja että haittoja.
Rinnakkaisliitäntä
Tällaisen liitännän etuna on vain yhden rajoittimen käyttö koko piirissä. On huomattava, että tämä etu on ainoa, joten rinnakkaisliitäntää ei käytännössä koskaan löydy, lukuun ottamatta heikkolaatuisia teollisuustuotteita. Haitat ovat:
- Rajoituselementin tehohäviö kasvaa suhteessa rinnakkain kytkettyjen LEDien määrään.
- Elementtien parametrien hajonta johtaa virtojen epätasaiseen jakautumiseen.
- Yhden säteilijän palaminen johtaa kaikkien muiden lumivyörymäiseen vikaan, koska jännitehäviö kasvaa rinnakkain kytketyn ryhmän yli.
Kytkentä lisää jonkin verran toimintaominaisuuksia, jolloin kunkin säteilevän elementin läpi kulkevaa virtaa rajoittaa erillinen vastus. Tarkemmin sanottuna se on yksittäisten piirien rinnakkaiskytkentä, joka koostuu LED-valoista, joissa on rajoittavat vastukset.Suurin etu on suurempi luotettavuus, koska yhden tai useamman elementin vika ei millään tavalla vaikuta muiden toimintaan.
Haittapuolena on se, että LED-parametrien leviämisestä ja vastusarvon teknologisesta toleranssista johtuen yksittäisten elementtien hehkun kirkkaus voi vaihdella suuresti. Tällainen järjestelmä sisältää suuren määrän radioelementtejä.
Rinnakkaisliitäntä yksittäisten rajoittimien kanssa on käyttökelpoinen pienjännitepiireissä, alkaen minimistä, jota rajoittaa p-n-liitoksen jännitehäviö.
Sarjaliitäntä
Säteilevien elementtien sarjakytkentä on yleistynyt, koska sarjapiirin kiistaton etu on jokaisen elementin läpi kulkevan virran ehdoton tasaisuus. Koska virta yksittäisen rajoitusvastuksen ja diodin läpi on sama, tehohäviö on minimaalinen.
Merkittävä haittapuoli on, että ainakin yhden elementin vikaantuminen johtaa koko ketjun toimintakyvyttömyyteen. Sarjakytkentää varten tarvitaan korotettu jännite, jonka minimiarvo kasvaa suhteessa mukana olevien elementtien määrään.
sekoitettu sisällytys
Useiden emitterien käyttö on mahdollista sekakytkentää suoritettaessa, kun käytetään useita rinnakkain kytkettyjä ketjuja, sekä yhden rajoitusvastuksen ja useiden LEDien sarjakytkentää.
Yhden elementin palaminen johtaa vain yhden piirin, johon tämä elementti on asennettu, toimimattomuuteen.Loput toimivat oikein.
Vastusten laskentakaavat
LEDien vastuksen resistanssin laskenta perustuu Ohmin lakiin. Alkuparametrit LEDin vastuksen laskemiseksi ovat:
- piirin jännite;
- LEDin toimintavirta;
- jännitehäviö emittoivan diodin yli (LED-syöttöjännite).
Resistanssiarvo määritetään lausekkeesta:
R = U/I
missä U on jännitehäviö vastuksen yli ja I on eteenpäin suuntautuva virta LEDin läpi.
LEDin jännitehäviö määritetään lausekkeesta:
U \u003d Upit - Usv,
missä Upit on piirin jännite ja Usv on tyyppikilven jännitehäviö säteilevän diodin yli.
LEDin laskeminen vastukselle antaa resistanssiarvon, joka ei ole vakioarvojen alueella. Sinun on otettava vastus, jonka vastus on lähinnä laskettua arvoa suuremmalla puolella. Tämä ottaa huomioon mahdollisen jännitteen nousun. On parempi ottaa arvo seuraavaksi vastussarjassa. Tämä vähentää jonkin verran diodin läpi kulkevaa virtaa ja vähentää hehkun kirkkautta, mutta samalla kaikki syöttöjännitteen ja diodin resistanssin suuruuden muutokset (esimerkiksi lämpötilan muuttuessa) tasoitetaan.
Ennen kuin valitset resistanssiarvon, sinun tulee arvioida mahdollinen virran ja kirkkauden väheneminen verrattuna kaavan määräämään:
(R - Rst)R•100 %
Jos saatu arvo on alle 5%, sinun on otettava suurempi vastus, jos 5 - 10%, voit rajoittaa itsesi pienempään.
Yhtä tärkeä toimintavarmuuteen vaikuttava parametri on virtaa rajoittavan elementin tehohäviö. Resistanssisen osan läpi kulkeva virta saa sen kuumenemaan.Määritä hajaantuva teho käyttämällä kaavaa:
P = U•U/R
Käytä rajoitusvastusta, jonka tehohäviö ylittää lasketun arvon.
Esimerkki:
Siinä on LED, jonka jännitehäviö on 1,7 V ja jonka nimellisvirta on 20 mA. Se on kytkettävä 12 V piiriin.
Jännitteen pudotus rajoittavan vastuksen yli on:
U = 12 - 1,7 = 10,3 V
Vastuksen vastus:
R \u003d 10,3 / 0,02 \u003d 515 ohmia.
Lähin korkeampi arvo vakioalueella on 560 ohmia. Tällä arvolla virran lasku asetettuun arvoon verrattuna on hieman alle 10%, joten suurempaa arvoa ei tarvitse ottaa.
Hajonnut teho watteina:
P = 10,3•10,3/560 = 0,19 W
Siksi tässä piirissä voit käyttää elementtiä, jonka sallittu hajoamisteho on 0,25 W.
LED-nauhan liittäminen
LED-nauhoja on saatavana eri syöttöjännitteille. Nauhalla on sarjaan kytkettyjen diodien piiri. Diodien lukumäärä ja rajoitusvastusten resistanssi riippuvat nauhan syöttöjännitteestä.
Yleisimmät LED-nauhat on suunniteltu kytkettäväksi 12 V piiriin. Tässä on myös mahdollista käyttää korkeampaa jännitearvoa. Vastusten oikeaa laskemista varten on tarpeen tietää nauhan yhden osan läpi kulkeva virta.
Nauhan pituuden kasvu lisää virran verrannollista lisäystä, koska minimiosat on kytketty teknisesti rinnakkain. Esimerkiksi, jos segmentin vähimmäispituus on 50 cm, 5 metrin nauha 10 tällaisesta segmentistä lisää virrankulutusta 10-kertaiseksi.
Samanlaisia artikkeleita:
