Miten LEDin vastus lasketaan oikein?

Tärkein parametri, joka vaikuttaa ledin käyttöikään, on sähkövirta, jonka arvo on tiukasti säännelty kunkin led-elementin osalta. Yksi yleinen tapa rajoittaa maksimivirtaa on käyttää rajoitusvastusta. LEDin vastus voidaan laskea ilman monimutkaisia Ohmin lakiin perustuvia laskutoimituksia käyttämällä diodin teknisiä arvoja ja piirin jännitettä.

LED-liitännän ominaisuudet

Ne toimivat samalla periaatteella kuin tasasuuntausdiodit, mutta niillä on kuitenkin erityispiirteitä. Tärkeimmät näistä ovat:

1. Erittäin negatiivinen herkkyys käänteisjännitteille. Jos virtapiirissä oleva LED ei ole oikeassa napaisuudessa, se pettää lähes välittömästi.
2. P-n-liitoksen läpi kulkevan sallitun toimintavirran kapea alue.
3. Liitosresistanssin riippuvuus lämpötilasta, joka on ominaista useimmille puolijohdeelementeille.

Viimeistä kohtaa olisi käsiteltävä yksityiskohtaisemmin, koska se on tärkein sammutusvastuksen laskennan kannalta. Säteilyelementtejä koskevissa asiakirjoissa määritellään nimellisvirran sallittu vaihteluväli, jolla ne säilyttävät suorituskykynsä ja antavat määritellyt säteilyominaisuudet. Arvon aliarvioiminen ei ole kohtalokasta, mutta johtaa kirkkauden jonkinasteiseen heikkenemiseen. Tietystä raja-arvosta alkaen virran virtaus liitoksen läpi lakkaa, eikä luminesenssiä esiinny.

Virran ylittäminen johtaa aluksi valovoiman kasvuun, mutta elinikä lyhenee huomattavasti. Lisääntyminen johtaa elementin rikkoutumiseen. Näin ollen ledin vastuksen valinnalla pyritään rajoittamaan suurinta sallittua virtaa pahimmissa olosuhteissa.

Jännite puolijohdeliitoksessa rajoittuu liitoksen fysikaalisiin prosesseihin ja on kapealla, noin 1-2 V:n alueella. Autoihin usein asennetuissa 12 voltin valodiodeissa voi olla sarjaan kytkettyjen elementtien ketju tai suunnittelussa mukana oleva rajoitinpiiri.

Miksi tarvitset vastuksen LEDiä varten?

Rajoitusvastuksen käyttäminen LEDin sytyttämiseen ei ole tehokkain, mutta helpoin ja halvin ratkaisu virran rajoittamiseksi sallituissa rajoissa. Piiriratkaisuja, joilla emitteripiirin virta voidaan vakauttaa suurella tarkkuudella, on melko vaikea jäljentää, ja valmiit ratkaisut ovat hyvin kalliita.

Vastusten käyttö mahdollistaa valaistuksen ja valaisun tekemisen talon sisällä. Tärkeintä on osata käyttää mittauslaitteita ja vähäiset juottotaidot. Hyvin suunniteltu rajoitin, jossa otetaan huomioon mahdolliset toleranssit ja lämpötilavaihtelut, varmistaa, että LEDit toimivat moitteettomasti koko niiden ilmoitetun käyttöiän ajan mahdollisimman pienin kustannuksin.

LEDien rinnakkais- ja sarjakytkentä

Tehopiirien parametrien ja LEDien suorituskyvyn yhdistämiseksi on laajalti käytössä useiden elementtien sarja ja rinnakkaiskytkentä. Kullakin liitäntätyypillä on etunsa ja haittansa.

Rinnakkaiskytkentä

Tämäntyyppisen kytkennän etuna on, että jokaisessa piirissä käytetään vain yhtä rajoitinta. On todettava, että tämä etu on ainoa, joten rinnakkaiskytkentä on lähes tuntematon, lukuun ottamatta heikkolaatuisia teollisuustuotteita. Haitat ovat seuraavat:

1. Rajoituselementin tehohäviö kasvaa suhteessa rinnakkain kytkettyjen LEDien lukumäärään.
2. Elementtiparametrien vaihtelu johtaa epätasaiseen virran jakautumiseen.
3. Yhden emitterin palaminen johtaa kaikkien muiden emitterien vyöryn kaltaiseen vikaantumiseen, koska jännitehäviö rinnakkain kytketyn ryhmän yli kasvaa.

Yhteys, jossa kunkin säteilevän elementin läpi kulkevaa virtaa rajoitetaan erillisellä vastuksella, parantaa jonkin verran suorituskykyä. Tarkemmin sanottuna kyseessä on yksittäisten LEDeistä ja rajoitusvastuksista koostuvien piirien rinnakkaisliitäntä. Tärkein etu on suurempi luotettavuus, sillä yhden tai useamman elementin vikaantuminen ei vaikuta muiden elementtien toimintaan.

Haittapuolena on se, että yksittäisten elementtien kirkkaus voi vaihdella suuresti ledien vaihteluiden ja vastuksen luokituksen teknisen toleranssin vuoksi. Tällainen piiri sisältää suuren määrän radioelementtejä.

Rinnakkaiskytkentää yksittäisillä rajoittimilla käytetään pienjännitepiireissä, joissa p-n-liitoksen yli oleva jännitehäviö on mahdollisimman pieni.

Sarjakytkentä

Säteilyelementtien sarjakytkentä on tullut yleisimmin käytetyksi, koska sarjapiirin ilmeisenä etuna on kunkin elementin läpi kulkevan virran absoluuttinen yhtäläisyys. Koska yksittäisen päättymisvastuksen ja diodin läpi kulkeva virta on sama, tehohäviö on minimaalinen.

Merkittävä haittapuoli - yhdenkin elementin vikaantuminen tekee koko ketjun toimintakyvyttömäksi. Sarjakytkentä edellyttää korkeampaa jännitettä, jonka vähimmäisarvo kasvaa suhteessa kytkettyjen elementtien lukumäärään.

Sekatila

Suuren määrän emittereitä voidaan käyttää tekemällä sekakytkentä, käyttämällä useita rinnakkaisia ketjuja ja kytkemällä yksi rajoitusvastus ja useita LED-valoja sarjaan.

Yhden elementin palaminen johtaa siihen, että vain yksi piiri, johon elementti on asennettu, ei toimi. Muut toimivat asianmukaisesti.

Vastuksen laskentakaavat

LEDien vastusresistanssin laskeminen perustuu Ohmin lakiin. Syöttöparametrit LEDin vastuksen laskemiseksi ovat:

• piirin jännite;
• LEDin toimintavirta;
• on jännitehäviö lähettävän diodin yli (LEDin syöttöjännite).

Vastuksen arvo määritetään lausekkeesta:

R = U/I,

jossa U on jännitehäviö vastuksen yli ja I on ledin läpi kulkeva tasavirta.

LEDin jännitehäviö määritetään lausekkeesta:

U = Upit - Usv,

jossa Upit on piirin jännite ja Uc on nimellisjännitehäviö emittoivan diodin yli.

Vastuksen LED-arvon laskeminen antaa vastusarvon, joka ei ole vakioarvojen alueella. Ota vastus, jonka vastus on lähimpänä laskettua arvoa suuremmalla puolella. Näin mahdollinen jännitteen nousu otetaan huomioon. On parempi ottaa vastussarjan seuraava arvo. Tämä pienentää hieman diodin läpi kulkevaa virtaa ja vähentää hehkun kirkkautta, mutta mitätöi kaikki syöttöjännitteen ja diodin resistanssin muutokset (esim. lämpötilan muutoksesta johtuvat).

Ennen vastusarvon valitsemista on arvioitava virran ja kirkkauden mahdollinen väheneminen asetettuun arvoon verrattuna kaavalla:

(R - Rst)R-100%.

Jos saatu arvo on alle 5 %, sinun on otettava suurempi vastus, jos se on 5-10 %, voit tyytyä pienempään.

Yhtä tärkeä toimintavarmuuteen vaikuttava parametri on virranrajoituselementin häviöteho. Vastuksen läpi kulkeva virta aiheuttaa sen lämpenemisen. Hävitettävän tehon määrittämiseen käytetään kaavaa:

P = U-U/R

Käytetään rajoitusvastusta, jonka sallittu häviöteho ylittää lasketun arvon.

Esimerkki:

LEDin jännitehäviö on 1,7 V ja nimellisvirta 20 mA. Se on kytkettävä 12 V:n virtapiiriin.

Rajoitusvastuksen jännitehäviö on:

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

Vastuksen resistanssi:

R = 10,3/0,02 = 515 ohmia.

Lähin korkeampi arvo vakioalueella on 560 ohmia. Tällä arvolla virran pudotus referenssistä on hieman alle 10 %, joten suurempaa arvoa ei tarvitse ottaa.

Häviöteho watteina:

P = 10,3-10,3/560 = 0,19 W

Tässä piirissä voidaan siis käyttää elementtiä, jonka sallittu häviöteho on 0,25 W.

LED-nauhojen johdotus

LED-nauhoja on saatavana eri syöttöjännitteillä. Nauhassa on sarjaan kytkettyjä diodeja. Diodien lukumäärä ja päättövastusten resistanssi riippuvat nauhan syöttöjännitteestä.

Yleisimmät LED-nauhatyypit on suunniteltu liitettäväksi virtapiiriin, jonka jännite on 12 V. Myös korkeamman jännitteen käyttö on mahdollista. Jotta vastukset voidaan laskea oikein, on tiedettävä yksittäisen nauhan osan läpi kulkeva virta.

Nauhan pituuden kasvattaminen aiheuttaa virran suhteellista kasvua, koska minimiosat on kytketty teknisesti rinnakkain. Jos esimerkiksi osion vähimmäispituus on 50 cm, 10:stä tällaisesta osasta koostuvan 5 metrin pituisen kaistaleen virrankulutus on kymmenkertainen.

 

Aiheeseen liittyvät artikkelit: