Glavni parameter, ki vpliva na vzdržljivost LED, je električni tok, katerega vrednost je strogo standardizirana za vsako vrsto LED elementa. Eden od običajnih načinov za omejitev največjega toka je uporaba omejevalnega upora. Upor za LED je mogoče izračunati brez uporabe zapletenih izračunov, ki temeljijo na Ohmovem zakonu, z uporabo tehničnih vrednosti parametrov diode in napetosti v preklopnem vezju.
Vsebina
Značilnosti vklopa LED
Elementi, ki oddajajo svetlobo, delujejo po istem principu kot usmerniške diode, vendar imajo posebne značilnosti. Najpomembnejši so:
- Izjemno negativna občutljivost na napetost obrnjene polarnosti. LED dioda, priključena na vezje z napačno polarnostjo, skoraj takoj odpove.
- Ozek obseg dovoljenega obratovalnega toka skozi p-n stičišče.
- Odvisnost prehodne upornosti od temperature, ki je značilna za večino polprevodniških elementov.
O zadnji točki je treba razpravljati podrobneje, saj je glavna za izračun gasilnega upora. V dokumentaciji za sevalne elemente je navedeno dovoljeno območje nazivnega toka, v katerem ostanejo obratovalni in zagotavljajo določene sevalne lastnosti. Podcenjevanje vrednosti ni usodno, vendar vodi v nekaj zmanjšanja svetlosti. Od določene mejne vrednosti se prehod toka skozi prehod ustavi in sijaj bo odsoten.
Preseganje toka najprej vodi do povečanja svetlosti sijaja, vendar se življenjska doba močno zmanjša. Nadaljnje povečanje vodi do okvare elementa. Tako je cilj izbire LED upora omejiti največji dovoljeni tok v najslabših pogojih.
Napetost na polprevodniškem stiku je omejena s fizičnimi procesi na njem in je v ozkem območju približno 1-2 V. 12-voltne svetleče diode, ki so pogosto nameščene na avtomobilih, lahko vsebujejo verigo serijsko povezanih elementov ali omejevalno vezje, vključeno v zasnovo.
Zakaj potrebujete upor za LED
Uporaba omejevalnih uporov pri vklopu LED je, čeprav ni najbolj učinkovita, vendar najlažja in najcenejša rešitev za omejitev toka v sprejemljivih mejah. Rešitve vezja, ki vam omogočajo, da z visoko natančnostjo stabilizirate tok v vezju oddajnika, je precej težko ponoviti, že pripravljene pa imajo visoke stroške.
Uporaba uporov vam omogoča samostojno izvedbo osvetlitve in osvetlitve ozadja. Glavna stvar v tem primeru je sposobnost uporabe merilnih instrumentov in minimalne spretnosti spajkanja. Dobro zasnovan omejevalnik ob upoštevanju možnih toleranc in temperaturnih nihanj je sposoben zagotoviti normalno delovanje LED med celotno deklarirano življenjsko dobo z minimalnimi stroški.
Vzporedna in serijska povezava LED
Da bi združili parametre napajalnih tokokrogov in značilnosti LED diod, je razširjena serijska in vzporedna povezava več elementov. Vsaka vrsta povezave ima tako prednosti kot slabosti.
Vzporedna povezava
Prednost takšne povezave je uporaba le enega omejevalnika za celotno vezje. Treba je opozoriti, da je ta prednost edina, zato vzporedne povezave praktično nikoli ni mogoče najti, z izjemo industrijskih izdelkov nizke kakovosti. Slabosti so:
- Izguba moči na omejevalnem elementu se poveča sorazmerno s številom vzporedno povezanih LED.
- Razpršenost parametrov elementov vodi do neenakomerne porazdelitve tokov.
- Izgorevanje enega od oddajnikov vodi do plazovitosti okvare vseh ostalih zaradi povečanja padca napetosti na vzporedno povezani skupini.
Povezava nekoliko poveča operativne lastnosti, kjer je tok skozi vsak sevalni element omejen z ločenim uporom. Natančneje, gre za vzporedno povezavo posameznih vezij, sestavljenih iz LED diod z omejevalnimi upori.Glavna prednost je večja zanesljivost, saj okvara enega ali več elementov na noben način ne vpliva na delovanje drugih.
Pomanjkljivost je dejstvo, da se zaradi razširjenosti parametrov LED in tehnološke tolerance vrednosti upora lahko jakost sijaja posameznih elementov močno razlikuje. Takšna shema vsebuje veliko število radijskih elementov.
Vzporedna povezava s posameznimi omejevalniki se uporablja v nizkonapetostnih tokokrogih, začenši z minimalno, omejeno s padcem napetosti na p-n stičišču.
Serijska povezava
Zaporedna povezava sevalnih elementov je postala najbolj razširjena, saj je nedvomna prednost zaporednega vezja absolutna enakost toka, ki poteka skozi vsak element. Ker je tok skozi en sam omejevalni upor in skozi diodo enak, bo odvajanje moči minimalno.
Pomembna pomanjkljivost je, da bo okvara vsaj enega od elementov povzročila nedelovanje celotne verige. Za serijsko povezavo je potrebna povečana napetost, katere najmanjša vrednost se poveča sorazmerno s številom vključenih elementov.
mešana vključitev
Uporaba velikega števila oddajnikov je možna pri izvajanju mešane povezave, ko se uporablja več vzporedno povezanih verig in serijska povezava enega omejevalnega upora in več LED.
Izgorevanje enega od elementov bo povzročilo nedelovanje samo enega vezja, v katerem je ta element nameščen.Ostalo bo delovalo pravilno.
Formule za izračun uporov
Izračun upornosti za LED diode temelji na Ohmovem zakonu. Začetni parametri za izračun upora za LED so:
- napetost vezja;
- delovni tok LED;
- padec napetosti na oddajni diodi (napajalna napetost LED).
Vrednost upora se določi iz izraza:
R = U/I
kjer je U padec napetosti na uporu in I je tok naprej skozi LED.
Padec napetosti LED se določi iz izraza:
U \u003d Upit - Usv,
kjer je Upit napetost vezja, Usv pa padec napetosti na sevalni diodi na ploščici.
Izračun LED za upor daje vrednost upora, ki ne bo v standardnem območju vrednosti. Na večji strani morate vzeti upor z uporom, ki je najbližji izračunani vrednosti. Pri tem se upošteva možno povečanje napetosti. Bolje je vzeti naslednjo vrednost v nizu uporov. To bo nekoliko zmanjšalo tok skozi diodo in zmanjšalo svetlost sijaja, hkrati pa se izravnava vsaka sprememba velikosti napajalne napetosti in upora diode (na primer, ko se temperatura spremeni).
Preden izberete vrednost upora, morate oceniti možno zmanjšanje toka in svetlosti v primerjavi s tistimi, ki jih določa formula:
(R — Rst)R•100 %
Če je dobljena vrednost manjša od 5%, potem morate vzeti večji upor, če pa od 5 do 10%, potem se lahko omejite na manjši.
Enako pomemben parameter, ki vpliva na zanesljivost delovanja, je odvajanje moči tokovnega omejevalnega elementa. Tok, ki teče skozi odsek z uporom, povzroči, da se segreje.Za določitev moči, ki se bo razpršila, uporabite formulo:
P = U•U/R
Uporabite omejevalni upor, katerega disipacija moči bo presegla izračunano vrednost.
Primer:
Na njej je LED s padcem napetosti 1,7 V z nazivnim tokom 20 mA. Priključen mora biti na 12 V vezje.
Padec napetosti na omejevalnem uporu je:
U = 12 - 1,7 = 10,3 V
Odpornost upora:
R = 10,3 / 0,02 \u003d 515 ohmov.
Najbližja višja vrednost v standardnem območju je 560 ohmov. Pri tej vrednosti je zmanjšanje toka v primerjavi z nastavljeno vrednostjo nekoliko manjše od 10 %, zato ni treba jemati večje vrednosti.
Razpršena moč v vatih:
P = 10,3•10,3/560 = 0,19 W
Tako lahko za to vezje uporabite element z dovoljeno močjo disipacije 0,25 W.
Priključitev LED traku
LED trakovi so na voljo za različne napajalne napetosti. Na traku je vezje serijsko povezanih diod. Število diod in upornost omejevalnih uporov sta odvisna od napajalne napetosti traku.
Najpogostejši tipi LED trakov so zasnovani za priključitev na vezje 12 V. Tu je možna tudi uporaba višje napetostne vrednosti za delovanje. Za pravilen izračun uporov je potrebno poznati tok, ki teče skozi en sam odsek traku.
Povečanje dolžine traku povzroči sorazmerno povečanje toka, saj so minimalni odseki tehnološko povezani vzporedno. Na primer, če je najmanjša dolžina segmenta 50 cm, bo imel 5 m trak od 10 takih segmentov 10-kratno povečanje trenutne porabe.
Podobni članki:
