Hovedparameteren, der påvirker LED'ens holdbarhed, er den elektriske strøm, hvis værdi er strengt standardiseret for hver type LED-element. En almindelig måde at begrænse den maksimale strøm på er at bruge en begrænsningsmodstand. Modstanden til LED'en kan beregnes uden brug af komplekse beregninger baseret på Ohms lov ved at bruge de tekniske værdier af diodeparametrene og spændingen i skiftekredsløbet.
Indhold
Funktioner ved at tænde LED
Arbejder efter samme princip som ensretterdioder, har lysemitterende elementer dog særpræg. De vigtigste er:
- Ekstremt negativ følsomhed over for omvendt polaritetsspænding. En LED forbundet til kredsløbet med den forkerte polaritet svigter næsten øjeblikkeligt.
- Snævert område af tilladt driftsstrøm gennem p-n krydset.
- Afhængighed af overgangsmodstand af temperatur, hvilket er typisk for de fleste halvlederelementer.
Det sidste punkt bør diskuteres mere detaljeret, da det er det vigtigste til beregning af slukningsmodstanden. Dokumentationen for strålingselementerne angiver det tilladte område af mærkestrømmen, hvori de forbliver i drift og giver de specificerede strålingskarakteristika. At undervurdere værdien er ikke fatalt, men fører til et vist fald i lysstyrken. Startende fra en vis grænseværdi stopper strømmens passage gennem overgangen, og gløden vil være fraværende.
Overskridelse af strømmen fører først til en stigning i glødens lysstyrke, men levetiden reduceres kraftigt. Yderligere stigning fører til svigt af elementet. Derfor sigter LED-modstandsvalg mod at begrænse den maksimale tilladte strøm under værst tænkelige forhold.
Spændingen ved en halvlederforbindelse er begrænset af de fysiske processer på den og er i et snævert område på omkring 1-2 V. 12 Volt lysdioder, ofte installeret på biler, kan indeholde en kæde af serieforbundne elementer eller en begrænsning kredsløb inkluderet i designet.
Hvorfor har du brug for en modstand til LED'en
Brug af begrænsende modstande ved tænding af lysdioder er omend ikke den mest effektive, men den nemmeste og billigste løsning til at begrænse strømmen inden for acceptable grænser. Kredsløbsløsninger, der giver dig mulighed for at stabilisere strømmen i emitterkredsløbet med høj nøjagtighed, er ret vanskelige at gentage, og færdige har en høj pris.
Brugen af modstande giver dig mulighed for at udføre belysning og baggrundsbelysning på egen hånd. Det vigtigste i dette tilfælde er evnen til at bruge måleinstrumenter og minimale loddeevner. En veldesignet begrænser, der tager højde for mulige tolerancer og temperaturudsving, er i stand til at sikre den normale funktion af lysdioderne i hele den erklærede levetid med minimale omkostninger.
Parallel og seriel forbindelse af LED'er
For at kombinere parametrene for strømkredsløbene og LED'ernes karakteristika er seriel og parallel forbindelse af flere elementer udbredt. Hver type forbindelse har både fordele og ulemper.
Parallel forbindelse
Fordelen ved en sådan forbindelse er brugen af kun én begrænser for hele kredsløbet. Det skal bemærkes, at denne fordel er den eneste, derfor findes en parallelforbindelse praktisk talt aldrig, med undtagelse af industriprodukter af lav kvalitet. Ulemperne er:
- Effekttabet på begrænsningselementet stiger proportionalt med antallet af parallelkoblede LED'er.
- Spredningen af elementernes parametre fører til ujævn fordeling af strømme.
- Udbrændingen af en af emitterne fører til et lavinelignende svigt af alle de andre på grund af en stigning i spændingsfaldet over den parallelkoblede gruppe.
Forbindelsen øger de operationelle egenskaber noget, hvor strømmen gennem hvert udstrålende element er begrænset af en separat modstand. Mere præcist er det en parallelforbindelse af individuelle kredsløb bestående af LED'er med begrænsende modstande.Den største fordel er større pålidelighed, da svigt af et eller flere elementer ikke på nogen måde påvirker driften af de andre.
Ulempen er det faktum, at på grund af spredningen af LED-parametrene og den teknologiske tolerance for modstandsværdien kan lysstyrken af gløden af individuelle elementer variere meget. En sådan ordning indeholder et stort antal radioelementer.
Parallelforbindelse med individuelle begrænsere finder anvendelse i lavspændingskredsløb, begyndende med et minimum, begrænset af spændingsfaldet ved p-n-krydset.
Serieforbindelse
Serieforbindelsen af udstrålende elementer er blevet den mest udbredte, da den utvivlsomme fordel ved et seriekredsløb er den absolutte lighed af strømmen, der passerer gennem hvert element. Da strømmen gennem den enkelte begrænsningsmodstand og gennem dioden er den samme, vil effekttabet være minimalt.
En væsentlig ulempe er, at svigt af mindst et af elementerne vil føre til, at hele kæden ikke fungerer. For en serieforbindelse kræves en øget spænding, hvis minimumsværdi stiger i forhold til antallet af inkluderede elementer.
blandet inklusion
Brugen af et stort antal emittere er mulig, når der udføres en blandet forbindelse, når der bruges flere kæder, der er forbundet parallelt, og en serieforbindelse af en begrænsningsmodstand og flere LED'er.
Udbrændingen af et af elementerne vil føre til inoperabilitet af kun et kredsløb, hvori dette element er installeret.Resten vil fungere korrekt.
Modstandsberegningsformler
Beregningen af modstandsmodstand for lysdioder er baseret på Ohms lov. De indledende parametre for, hvordan man beregner modstanden for LED'en er:
- kredsløb spænding;
- driftsstrøm af LED;
- spændingsfald over emitterende diode (LED-forsyningsspænding).
Modstandsværdien bestemmes ud fra udtrykket:
R = U/I
hvor U er spændingsfaldet over modstanden og I er den fremadgående strøm gennem LED'en.
LED'ens spændingsfald bestemmes ud fra udtrykket:
U \u003d Upit - Usv,
hvor Upit er kredsløbsspændingen, og Usv er navneskiltets spændingsfald over den udstrålende diode.
Beregning af en LED for en modstand giver en modstandsværdi, der ikke vil være i standardværdiområdet. Du skal tage en modstand med en modstand tættest på den beregnede værdi på den større side. Dette tager højde for den mulige stigning i spændingen. Det er bedre at tage værdien næste i rækken af modstande. Dette vil noget reducere strømmen gennem dioden og reducere lysstyrken af gløden, men samtidig udjævnes enhver ændring i størrelsen af forsyningsspændingen og diodemodstanden (f.eks. når temperaturen ændres).
Før du vælger en modstandsværdi, bør du evaluere det mulige fald i strøm og lysstyrke sammenlignet med det, der er angivet af formlen:
(R — Rst)R•100 %
Hvis den opnåede værdi er mindre end 5%, skal du tage en større modstand, hvis fra 5 til 10%, kan du begrænse dig til en mindre.
En lige så vigtig parameter, der påvirker driftsikkerheden, er strømafbrydelsen af det strømbegrænsende element. Strømmen, der går gennem en sektion med modstand, får den til at varme op.For at bestemme den effekt, der vil blive spredt, skal du bruge formlen:
P = U•U/R
Brug en begrænsningsmodstand, hvis effekttab vil overstige den beregnede værdi.
Eksempel:
Der er en LED med et spændingsfald på 1,7 V med en nominel strøm på 20 mA. Den skal tilsluttes et 12 V-kredsløb.
Spændingsfaldet over begrænsningsmodstanden er:
U = 12 - 1,7 = 10,3 V
Modstandsmodstand:
R \u003d 10,3 / 0,02 \u003d 515 ohm.
Den nærmeste højere værdi i standardområdet er 560 ohm. Med denne værdi er faldet i strøm i forhold til den indstillede værdi lidt mindre end 10%, så der er ingen grund til at tage en større værdi.
Dissiperet effekt i watt:
P = 10,3•10,3/560 = 0,19 W
Til dette kredsløb kan du således bruge et element med en tilladt dissipationseffekt på 0,25 W.
Tilslutning af LED-strimlen
LED-strips fås til forskellige forsyningsspændinger. På båndet er et kredsløb af serieforbundne dioder. Antallet af dioder og modstanden af begrænsningsmodstandene afhænger af båndets forsyningsspænding.
De mest almindelige typer LED-strips er designet til at blive tilsluttet et 12 V-kredsløb. Brug af en højere spændingsværdi til drift er også muligt her. For den korrekte beregning af modstande er det nødvendigt at kende strømmen, der strømmer gennem en enkelt sektion af båndet.
En stigning i båndets længde forårsager en proportional stigning i strømmen, da minimumssektionerne er teknologisk forbundet parallelt. For eksempel, hvis minimumslængden af et segment er 50 cm, så vil et 5 m bånd ud af 10 sådanne segmenter have en 10-dobling af strømforbruget.
Lignende artikler:
