Kako pravilno izračunati otpornik za LED?

Glavni parametar koji utječe na trajnost LED-a je električna struja, čija je vrijednost strogo standardizirana za svaku vrstu LED elementa. Jedan uobičajeni način ograničavanja maksimalne struje je korištenje ograničavajućeg otpornika. Otpornik za LED može se izračunati bez upotrebe složenih izračuna na temelju Ohmovog zakona, koristeći tehničke vrijednosti parametara diode i napona u sklopnom krugu.

Značajke uključivanja LED-a

Radeći na istom principu kao ispravljačke diode, elementi koji emitiraju svjetlost imaju karakteristične značajke. Najvažnije su:

1. Izuzetno negativna osjetljivost na napon obrnutog polariteta. LED spojen na strujni krug s pogrešnim polaritetom gotovo trenutno ne radi.
2. Uski raspon dopuštene radne struje kroz p-n spoj.
3. Ovisnost prijelaznog otpora o temperaturi, što je tipično za većinu poluvodičkih elemenata.

O posljednjoj točki treba detaljnije razgovarati, jer je ona glavna za izračunavanje otpornika za gašenje. U dokumentaciji za zračeće elemente naznačen je dopušteni raspon nazivne struje u kojem oni ostaju u funkciji i daju navedene karakteristike zračenja. Podcjenjivanje vrijednosti nije pogubno, ali dovodi do određenog smanjenja svjetline. Počevši od određene granične vrijednosti, prolaz struje kroz prijelaz se zaustavlja, a sjaj će izostati.

Prekoračenje struje prvo dovodi do povećanja svjetline sjaja, ali se životni vijek naglo smanjuje. Daljnje povećanje dovodi do kvara elementa. Stoga, odabir LED otpornika ima za cilj ograničiti maksimalnu dopuštenu struju u najgorim uvjetima.

Napon na poluvodičkom spoju ograničen je fizičkim procesima na njemu i nalazi se u uskom rasponu od oko 1-2 V. Svjetleće diode od 12 V, koje se često postavljaju na automobile, mogu sadržavati lanac serijski spojenih elemenata ili ograničavajući krug uključen u dizajn.

Zašto vam treba otpornik za LED

Korištenje ograničavajućih otpornika pri uključivanju LED dioda je, iako nije najučinkovitije, ali najlakše i najjeftinije rješenje za ograničavanje struje u prihvatljivim granicama. Rješenja kruga koja vam omogućuju stabilizaciju struje u krugu emitera s velikom točnošću prilično je teško ponoviti, a gotova imaju visoku cijenu.

Korištenje otpornika omogućuje vam samostalno izvođenje rasvjete i pozadinskog osvjetljenja. Glavna stvar u ovom slučaju je sposobnost korištenja mjernih instrumenata i minimalne vještine lemljenja. Dobro dizajniran limiter, uzimajući u obzir moguće tolerancije i temperaturne fluktuacije, u stanju je osigurati normalno funkcioniranje LED dioda tijekom cijelog deklariranog vijeka trajanja uz minimalne troškove.

Paralelno i serijsko povezivanje LED dioda

Kako bi se kombinirali parametri strujnih krugova i karakteristike LED dioda, rašireno je serijsko i paralelno povezivanje nekoliko elemenata. Svaka vrsta veze ima i prednosti i nedostatke.

Paralelna veza

Prednost takve veze je korištenje samo jednog limitera za cijeli krug. Valja napomenuti da je ova prednost jedina, pa se paralelna veza praktički ne nalazi, s izuzetkom industrijskih proizvoda niske kvalitete. Nedostaci su:

1. Rasipanje snage na graničnom elementu raste proporcionalno broju LED dioda spojenih paralelno.
2. Rasipanje parametara elemenata dovodi do neravnomjerne raspodjele struja.
3. Izgaranje jednog od emitera dovodi do lavinskog kvara svih ostalih zbog povećanja pada napona na skupini koja je paralelno spojena.

Veza donekle povećava radna svojstva, gdje je struja kroz svaki zrači element ograničena zasebnim otpornikom. Točnije, radi se o paralelnom povezivanju pojedinih krugova koji se sastoje od LED dioda s ograničavajućim otpornicima.Glavna prednost je veća pouzdanost, jer kvar jednog ili više elemenata ni na koji način ne utječe na rad ostalih.

Nedostatak je činjenica da zbog rasprostranjenosti LED parametara i tehnološke tolerancije vrijednosti otpora, svjetlina sjaja pojedinih elemenata može jako varirati. Takva shema sadrži veliki broj radio elemenata.

Paralelna veza s pojedinačnim limiterima nalazi se u primjeni u niskonaponskim krugovima, počevši od minimuma, ograničenog padom napona na p-n spoju.

Serijska veza

Serijski spoj zračećih elemenata postao je najrašireniji, budući da je nedvojbena prednost serijskog kruga apsolutna jednakost struje koja prolazi kroz svaki element. Budući da je struja kroz pojedinačni ograničavajući otpornik i kroz diodu ista, tada će rasipanje snage biti minimalno.

Značajan nedostatak je što će kvar barem jednog od elemenata dovesti do neoperabilnosti cijelog lanca. Za serijski spoj potreban je povećani napon čija se minimalna vrijednost povećava proporcionalno broju uključenih elemenata.

mješovito uključivanje

Korištenje velikog broja emitera moguća je kod izvođenja mješovitog spoja, kada se koristi nekoliko paralelno spojenih lanaca te serijski spoj jednog ograničavajućeg otpornika i nekoliko LED dioda.

Izgaranje jednog od elemenata dovest će do neispravnosti samo jednog kruga u kojem je ovaj element ugrađen.Ostalo će ispravno funkcionirati.

Formule za proračun otpornika

Proračun otpora otpornika za LED diode temelji se na Ohmovom zakonu. Početni parametri za izračunavanje otpornika za LED su:

• napon kruga;
• radna struja LED-a;
• pad napona na diodi koja emitira (napon napajanja LED).

Vrijednost otpora određuje se iz izraza:

R = U/I

gdje je U pad napona na otporniku, a I je struja naprijed kroz LED.

Pad napona LED diode određuje se iz izraza:

U \u003d Upit - Usv,

gdje je Upit napon strujnog kruga, a Usv pad napona na pločici s natpisom na zrači diodi.

Izračunavanje LED diode za otpornik daje vrijednost otpora koja neće biti u standardnom rasponu vrijednosti. Morate uzeti otpornik s otporom najbližim izračunatoj vrijednosti na većoj strani. Ovo uzima u obzir moguće povećanje napona. Bolje je uzeti sljedeću vrijednost u nizu otpora. To će donekle smanjiti struju kroz diodu i smanjiti svjetlinu sjaja, ali se u isto vrijeme izravnava svaka promjena veličine napona napajanja i otpora diode (na primjer, kada se temperatura promijeni).

Prije nego što odaberete vrijednost otpora, trebali biste procijeniti moguće smanjenje struje i svjetline u usporedbi s onim navedenim u formuli:

(R — Rst)R•100%

Ako je dobivena vrijednost manja od 5%, tada morate uzeti veći otpor, ako je od 5 do 10%, onda se možete ograničiti na manji.

Jednako važan parametar koji utječe na pouzdanost rada je disipacija snage elementa za ograničavanje struje. Struja koja prolazi kroz dio s otporom uzrokuje njegovo zagrijavanje.Da biste odredili snagu koja će se raspršiti, koristite formulu:

P = U•U/R

Koristite ograničavajući otpornik čija će disipacija snage premašiti izračunatu vrijednost.

Primjer:

Na njoj se nalazi LED s padom napona od 1,7 V s nazivnom strujom od 20 mA. Mora biti spojen na strujni krug od 12 V.

Pad napona na graničnom otporniku je:

U = 12 - 1,7 = 10,3 V

Otpor otpornika:

R \u003d 10,3 / 0,02 \u003d 515 ohma.

Najbliža viša vrijednost u standardnom rasponu je 560 ohma. Uz ovu vrijednost, smanjenje struje u odnosu na zadanu vrijednost je nešto manje od 10%, tako da nema potrebe uzimati veću vrijednost.

Rasipana snaga u vatima:

P = 10,3•10,3/560 = 0,19 W

Dakle, za ovaj krug možete koristiti element s dopuštenom snagom disipacije od 0,25 W.

Spajanje LED trake

LED trake su dostupne za različite napone napajanja. Na traci je krug serijski spojenih dioda. Broj dioda i otpor ograničavajućih otpornika ovise o naponu napajanja trake.

Najčešći tipovi LED traka dizajnirani su za spajanje na strujni krug od 12 V. Ovdje je također moguće korištenje veće vrijednosti napona za rad. Za ispravan izračun otpornika potrebno je znati struju koja teče kroz jedan dio trake.

Povećanje duljine trake uzrokuje proporcionalno povećanje struje, budući da su minimalni dijelovi tehnološki povezani paralelno. Na primjer, ako je minimalna duljina segmenta 50 cm, tada će traka od 5 m od 10 takvih segmenata imati 10 puta povećanje trenutne potrošnje.

 

Slični članci: