Parameter utama yang mempengaruhi umur LED, adalah arus listrik, yang nilainya diatur secara ketat untuk setiap jenis elemen LED. Salah satu cara umum untuk membatasi arus maksimum adalah dengan menggunakan resistor pembatas. Resistor untuk LED dapat dihitung tanpa perhitungan rumit berdasarkan hukum Ohm, menggunakan nilai teknis dari parameter dioda dan tegangan dalam rangkaian switching.
Isi
Fitur koneksi LED
Bekerja pada prinsip yang sama seperti dioda penyearah, elemen pemancar cahaya, bagaimanapun, memiliki ciri khas. Yang paling penting dari ini adalah:
- Sensitivitas yang sangat negatif terhadap tegangan polaritas terbalik. LED yang termasuk dalam rangkaian dengan polaritas yang salah segera gagal.
- Kisaran sempit arus operasi yang diizinkan melalui sambungan p-n.
- Ketergantungan resistansi transisi pada suhu, yang merupakan karakteristik sebagian besar elemen semikonduktor.
Poin terakhir harus diperhatikan lebih detail, karena merupakan poin utama untuk perhitungan resistor quenching.Dokumentasi untuk elemen radiasi menentukan kisaran arus nominal yang diizinkan, di mana elemen tersebut tetap bekerja dan memberikan karakteristik radiasi yang ditentukan. Meremehkan nilai tidak fatal, tetapi menyebabkan beberapa penurunan kecerahan. Dari nilai batas tertentu, arus yang melalui persimpangan berhenti dan tidak akan ada pendaran.
Melebihi arus pertama menyebabkan peningkatan kecerahan cahaya, tetapi masa pakai berkurang tajam. Peningkatan lebih lanjut menyebabkan kegagalan elemen. Dengan demikian, pemilihan resistor untuk LED bertujuan untuk membatasi arus maksimum yang diijinkan dalam kondisi terburuk.
Tegangan di persimpangan semikonduktor dibatasi oleh proses fisik di atasnya dan berada dalam kisaran sempit sekitar 1-2 V. Dioda pemancar cahaya 12 volt, sering dipasang pada mobil, mungkin berisi rantai elemen yang terhubung seri atau pembatas sirkuit yang termasuk dalam desain.
Mengapa Anda membutuhkan resistor untuk LED?
Penggunaan resistor pembatas saat menyalakan LED bukanlah yang paling efektif, tetapi solusi termudah dan termurah untuk membatasi arus dalam batas yang dapat diterima. Solusi sirkuit yang memungkinkan Anda untuk menstabilkan arus di sirkuit emitor dengan akurasi tinggi cukup sulit untuk ditiru, dan yang sudah jadi memiliki biaya tinggi.
Penggunaan resistor memungkinkan Anda untuk melakukan pencahayaan dan penerangan di rumah. Hal utama adalah mengetahui cara menggunakan alat ukur dan keterampilan menyolder minimal. Pembatas yang dihitung dengan benar, dengan mempertimbangkan kemungkinan toleransi dan fluktuasi suhu dapat memastikan berfungsinya LED dengan benar selama masa pakai yang dinyatakan dengan biaya minimum.
Pergantian LED paralel dan seri
Untuk menggabungkan parameter rangkaian daya dan karakteristik LED, sambungan seri dan paralel tersebar luas dari beberapa elemen.Setiap jenis koneksi memiliki kelebihan dan kekurangan.
Koneksi paralel
Keuntungan dari koneksi semacam itu adalah penggunaan hanya satu pembatas untuk seluruh rangkaian. Harus dinyatakan bahwa keunggulan ini adalah satu-satunya, sehingga koneksi paralel hampir tidak ditemukan, kecuali pada produk industri kelas rendah. Kerugiannya adalah sebagai berikut:
- Disipasi daya pada elemen pembatas meningkat sebanding dengan jumlah LED yang terhubung secara paralel.
- Variasi parameter elemen menyebabkan distribusi arus yang tidak merata.
- Pembakaran salah satu emitor menyebabkan kegagalan seperti longsoran dari semua yang lain karena peningkatan penurunan tegangan dari grup yang terhubung paralel.
Sambungan di mana arus melalui setiap elemen yang memancar dibatasi oleh resistor terpisah agak meningkatkan sifat operasional. Lebih tepatnya, ini adalah koneksi paralel dari sirkuit terpisah yang terdiri dari LED dengan resistor pembatas. Keuntungan utama adalah keandalan yang besar, karena kegagalan satu atau lebih elemen sama sekali tidak mempengaruhi pengoperasian elemen lainnya.
Kerugiannya adalah kenyataan bahwa karena variasi parameter LED dan toleransi teknologi dari peringkat resistansi, kecerahan pendaran elemen individu dapat sangat bervariasi. Sirkuit semacam itu mengandung sejumlah besar elemen radio.
Sambungan paralel dengan pembatas individu digunakan di sirkuit dengan tegangan rendah, mulai dari minimum, dibatasi oleh penurunan tegangan melintasi persimpangan p-n.
Koneksi seri
Sambungan seri elemen pemancar adalah yang paling banyak digunakan karena keuntungan yang tidak diragukan dari rangkaian seri adalah persamaan mutlak arus yang mengalir melalui setiap elemen. Karena arus yang melalui resistor pembatas tunggal dan melalui dioda adalah sama, disipasi daya akan minimal.
Kerugian yang signifikan adalah bahwa kegagalan setidaknya salah satu elemen akan menyebabkan tidak dapat beroperasinya seluruh rantai. Sambungan seri membutuhkan tegangan yang lebih tinggi, nilai minimum yang meningkat sebanding dengan jumlah elemen yang disertakan.
Koneksi campuran
Menggunakan sejumlah besar emitor dimungkinkan dengan membuat koneksi campuran, menggunakan beberapa rantai terhubung paralel, dan menghubungkan satu resistor pembatas dan beberapa LED secara seri.
Jika satu elemen terbakar, hanya satu sirkuit di mana elemen dipasang tidak akan beroperasi. Yang lain akan berfungsi dengan baik.
Rumus untuk menghitung resistor
Perhitungan resistansi resistor untuk LED didasarkan pada hukum Ohm. Parameter awal cara menghitung resistor untuk sebuah LED adalah:
- tegangan sirkuit;
- arus operasi LED;
- penurunan tegangan melintasi dioda pemancar (tegangan suplai LED).
Nilai resistansi ditentukan dari ekspresi:
R = U/I,
di mana U adalah penurunan tegangan pada resistor, dan I adalah arus searah melalui LED.
Penurunan tegangan LED ditentukan dari ekspresi:
U = Upit - Usv,
di mana Upit - tegangan rangkaian, dan Ucd - tegangan papan nama jatuh melintasi dioda pemancar.
Perhitungan LED untuk resistor memberikan nilai resistansi, yang tidak akan berada dalam kisaran nilai standar. Ambil resistor dengan resistansi paling dekat dengan nilai yang dihitung di sisi yang lebih besar. Dengan cara ini kemungkinan kenaikan tegangan diperhitungkan. Lebih baik untuk mengambil nilai berikutnya dalam rangkaian resistensi. Ini akan sedikit mengurangi arus yang melalui dioda dan mengurangi kecerahan cahaya, tetapi ini akan meratakan setiap perubahan pada tegangan suplai dan resistansi dioda (misalnya, ketika suhu berubah).
Sebelum memilih nilai resistansi, Anda harus memperkirakan kemungkinan penurunan arus dan kecerahan dibandingkan dengan nilai yang ditetapkan menggunakan rumus:
(R - Rst)R-100%.
Jika nilai yang dihasilkan kurang dari 5%, maka Anda perlu mengambil resistansi yang lebih besar, jika dari 5 hingga 10%, maka Anda dapat membatasi diri Anda ke yang lebih kecil.
Parameter yang sama pentingnya yang mempengaruhi keandalan operasi adalah disipasi daya elemen pembatas arus. Arus yang mengalir melalui bagian dengan hambatan, menyebabkan pemanasannya. Untuk menentukan daya yang akan dihamburkan, gunakan rumus:
P = U-U/R
Gunakan resistor pembatas yang disipasi daya yang diijinkan akan melebihi nilai yang dihitung.
Contoh:
Terdapat LED dengan drop tegangan 1,7 V dan arus nominal 20 mA. Itu harus terhubung ke sirkuit dengan tegangan 12 V.
Penurunan tegangan pada resistor pembatas adalah:
U = 12 - 1,7 = 10,3 V
Resistansi resistor:
R = 10,3/0,02 = 515 ohm.
Nilai lebih tinggi terdekat dalam kisaran standar adalah 560 Ohm. Pada nilai ini, penurunan arus dibandingkan dengan nilai yang ditetapkan sedikit kurang dari 10%, sehingga tidak perlu mengambil nilai yang lebih besar.
Disipasi daya dalam watt:
P = 10,3-10,3/560 = 0,19 W.
Jadi, untuk rangkaian ini, elemen dengan disipasi daya yang diizinkan sebesar 0,25 W dapat digunakan.
Koneksi strip LED
Strip LED tersedia pada tegangan suplai yang berbeda. Strip memiliki rangkaian dioda secara seri. Jumlah dioda dan resistansi resistor terminasi tergantung pada strip tegangan suplai.
Jenis strip LED yang paling umum dirancang untuk koneksi ke sirkuit dengan tegangan 12 V. Menggunakan tegangan yang lebih tinggi untuk operasi juga dimungkinkan di sini. Untuk menghitung resistor dengan benar, perlu diketahui arus yang mengalir melalui satu bagian pita.
Peningkatan panjang pita menyebabkan peningkatan arus yang proporsional, karena bagian minimum secara teknologi terhubung secara paralel.Misalnya, jika panjang minimum suatu bagian adalah 50 cm, maka pita 5m dari 10 bagian tersebut akan memiliki konsumsi arus 10 kali lipat.
Artikel terkait:
