Peamine parameeter, mis mõjutab LED-i eluiga, on elektrivool, mille väärtus on igat tüüpi LED-elemendi jaoks rangelt reguleeritud. Üks levinud viis maksimaalse voolu piiramiseks on piirava takisti kasutamine. LED-i takistit saab arvutada ilma Ohmi seaduse alusel keerukate arvutusteta, kasutades dioodi parameetrite tehnilisi väärtusi ja lülitusahela pinget.
Sisu
LED-ühenduse omadused
Töötades samal põhimõttel nagu alaldi dioodid, on valgust kiirgavatel elementidel siiski iseloomulikud tunnused. Neist olulisemad on:
- Äärmiselt negatiivne tundlikkus vastupidise polaarsusega pingete suhtes. Vale polaarsusega ahelasse kuuluv LED-tuli läheb peaaegu kohe üles.
- Kitsas lubatud töövoolu vahemik p-n-siirde kaudu.
- Üleminekutakistuse sõltuvus temperatuurist, mis on iseloomulik enamusele pooljuhtelementidele.
Viimast punkti tuleks käsitleda üksikasjalikumalt, sest see on kustutustakisti arvutamise põhipunkt.Kiirgavate elementide dokumentatsioonis on määratud nimivoolu lubatud vahemik, mille juures need töötavad ja annavad kindlaksmääratud kiirgusomadused. Väärtuse alahindamine ei ole saatuslik, kuid toob kaasa heleduse mõningase vähenemise. Teatud piirväärtusest alates voolu liikumine läbi ristmiku peatub ja luminestsentsi ei teki.
Voolu ületamine toob kõigepealt kaasa hõõgumise heleduse suurenemise, kuid kasutusiga väheneb järsult. Edasine suurendamine põhjustab elemendi rikke. Seega on LED-i takisti valiku eesmärk piirata maksimaalset lubatud voolu kõige halvemates tingimustes.
Pinge pooljuhtide ristmikul on piiratud sellel toimuvate füüsikaliste protsessidega ja jääb kitsasse vahemikku, umbes 1–2 V. 12-voldised valgusdioodid, mida sageli paigaldatakse autodele, võivad sisaldada järjestikku ühendatud elementide ahelat või piiravat elementi. vooluring kaasatud konstruktsiooni.
Miks vajate LED-i jaoks takistit?
Piiravate takistite kasutamine LED-i sisselülitamisel ei ole kõige tõhusam, kuid kõige lihtsam ja odavam lahendus voolu piiramiseks vastuvõetavates piirides. Skeemilahendusi, mis võimaldavad teil emitteri vooluringis voolu suure täpsusega stabiliseerida, on üsna raske korrata ja valmiskujul on kõrge hind.
Takistite kasutamine võimaldab teil teostada valgustust ja valgustust majasiseselt. Peamine on mõõteriistade kasutamise oskus ja minimaalne jootmisoskus. Õigesti arvutatud piiraja, võttes arvesse võimalikke tolerantse ja temperatuurikõikumisi, tagab LED-ide korraliku toimimise kogu deklareeritud kasutusea jooksul minimaalsete kuludega.
LED-ide paralleel- ja jadalülitamine
Toiteahelate parameetrite ja LED-ide omaduste kombineerimiseks on laialt levinud mitme elemendi seeria- ja paralleelühendus.Igal ühenduse tüübil on nii eelised kui ka puudused.
Paralleelühendus
Sellise ühenduse eeliseks on ainult ühe piiraja kasutamine kogu vooluringi jaoks. Tuleb märkida, et see eelis on ainus, nii et paralleelühendust pole peaaegu kuskil, välja arvatud madala kvaliteediga tööstustoodetes. Puudused on järgmised:
- Piirava elemendi võimsuse hajumine suureneb proportsionaalselt paralleelselt ühendatud LED-ide arvuga.
- Elemendi parameetrite kõikumine põhjustab voolude ebaühtlast jaotumist.
- Ühe emitteri läbipõlemine toob kaasa kõigi teiste laviinilaadse rikke paralleelselt ühendatud rühma pingelanguse suurenemise tõttu.
Ühendus, kus iga kiirgavat elementi läbiv vool on piiratud eraldi takistiga, suurendab mõnevõrra tööomadusi. Täpsemalt on see eraldiseisvate ahelate paralleelühendus, mis koosnevad piiravate takistitega LED-idest. Peamine eelis on suur töökindlus, sest ühe või mitme elemendi rike ei mõjuta kuidagi teiste tööd.
Puuduseks on asjaolu, et LED-i parameetrite varieeruvuse ja takistusreitingu tehnoloogilise taluvuse tõttu võib üksikute elementide luminestsentsi heledus olla väga erinev. Selline vooluahel sisaldab suurt hulka raadioelemente.
Rööpühendust üksikute piirajatega kasutatakse madala pingega ahelates alates miinimumist, mida piirab p-n-siirde pingelang.
Seeriaühendus
Kiirgavate elementide jadaühendus on enim kasutatav, kuna jadaahela vaieldamatu eelis on igat elementi läbiva voolu absoluutne võrdsus. Kuna vool läbi ühe piirava takisti ja läbi dioodi on sama, on võimsuse hajumine minimaalne.
Oluline puudus on see, et vähemalt ühe elemendi rike põhjustab kogu ahela töövõimetuse. Jadaühendus nõuab kõrgemat pinget, mille minimaalne väärtus suureneb võrdeliselt kaasasolevate elementide arvuga.
Segaühendus
Suure hulga emitterite kasutamine on võimalik tehes segaühendust, kasutades mitut paralleelselt ühendatud ahelat ning ühendades järjestikku ühe piirava takisti ja mitu LED-i.
Kui üks element põleb läbi, ei tööta ainult üks ahel, kuhu element on paigaldatud. Teised töötavad korralikult.
Takisti arvutamise valemid
Valgusdioodide takisti takistuse arvutamine põhineb Ohmi seadusel. LED-i takisti arvutamise esialgsed parameetrid on järgmised:
- vooluahela pinge;
- LED-i töövool;
- pingelang kiirgusdioodil (LED-i toitepinge).
Takistuse väärtus määratakse avaldise järgi:
R = U/I,
kus U on takisti pingelang ja I on LED-i läbiv alalisvool.
LED-i pingelang määratakse järgmise avaldise põhjal:
U = Upit - Usv,
kus Upit - vooluahela pinge ja Ucd - andmesildi pingelang kiirgusdioodil.
Takisti LED-i arvutamine annab takistuse väärtuse, mis ei jää standardväärtuste vahemikku. Võtke takisti, mille takistus on suuremal küljel arvutatud väärtusele kõige lähemal. Sel viisil võetakse arvesse võimalikku pinge suurenemist. Parem on võtta takistuste reas järgmine väärtus. See vähendab veidi dioodi läbivat voolu ja helendust, kuid ühtlustab kõik toitepinge ja dioodi takistuse muutused (näiteks kui temperatuur muutub).
Enne takistuse väärtuse valimist peaksite valemi abil hindama voolu ja heleduse võimalikku vähenemist võrreldes seatud väärtusega:
(R - Rst)R-100%.
Kui saadud väärtus on alla 5%, peate võtma suurema takistuse, kui 5–10%, siis võite piirduda väiksemaga.
Sama oluline parameeter, mis mõjutab töökindlust, on voolu piirava elemendi võimsuse hajumine. Läbi takistusega sektsiooni läbiv vool põhjustab selle kuumenemise. Hajutava võimsuse määramiseks kasutage valemit:
P = U-U/R
Kasutage piiravat takistit, mille lubatud võimsuse hajumine ületab arvutatud väärtuse.
Näide:
Seal on LED pingelangusega 1,7 V ja nimivooluga 20 mA. See peab olema ühendatud 12 V pingega vooluringiga.
Pingelangus piiraval takistil on:
U = 12 - 1,7 = 10,3 V
Takisti takistus:
R = 10,3/0,02 = 515 oomi.
Lähim kõrgem väärtus standardvahemikus on 560 oomi. Sellel väärtusel on voolu vähenemine seatud väärtusega võrreldes veidi alla 10%, seega pole vaja suuremat väärtust võtta.
Võimsuse hajumine vattides:
P = 10,3-10,3/560 = 0,19 W.
Seega saab selle ahela jaoks kasutada elementi, mille lubatud võimsuse hajumine on 0,25 W.
LED-ribade ühendamine
LED-ribasid on saadaval erinevate toitepingetega. Ribal on järjestikku ühendatud dioodide ahel. Dioodide arv ja lõpptakistite takistus sõltub toitepinge ribast.
Levinumad LED-ribade tüübid on mõeldud ühendamiseks 12 V pingega vooluringiga. Siin on võimalik kasutada ka tööks kõrgemat pinget. Takistite õigeks arvutamiseks on vaja teada voolu, mis voolab läbi lindi üksiku osa.
Lindi pikkuse suurendamine põhjustab voolu proportsionaalse suurenemise, kuna minimaalsed sektsioonid on tehnoloogiliselt ühendatud paralleelselt.Näiteks kui sektsiooni minimaalne pikkus on 50 cm, siis 10 sellisest sektsioonist koosneval 5 m pikkusel lindil on voolutarve 10 korda suurem.
Seotud artiklid:
