LED の寿命に影響を与える主なパラメータは電流であり、その値は LED 素子の種類ごとに厳密に規制されています。最大電流を制限する一般的な方法の 1 つは、制限抵抗を使用することです。 LED の抵抗は、ダイオード パラメータの技術値とスイッチング回路の電圧を使用して、オームの法則に基づく複雑な計算なしで計算できます。
LED接続の特長
しかし、発光素子は整流ダイオードと同じ原理で働き、独特の特徴を持っています。これらの中で最も重要なものは次のとおりです。
- 逆極性電圧に対する非常に負の感度。間違った極性の回路に含まれる LED は、ほとんどすぐに故障します。
- p-n接合を通る許容動作電流の狭い範囲。
- 遷移抵抗の温度依存性。これは、ほとんどの半導体素子の特徴です。
最後のポイントは、クエンチング抵抗の計算の主要なポイントであるため、より詳細に検討する必要があります。放射要素のドキュメントは、公称電流の許容範囲を指定します。この範囲で、それらは動作し続け、指定された放射特性を提供します。値の過小評価は致命的ではありませんが、輝度の低下につながります。特定の制限値から、接合部を流れる電流が停止し、発光がなくなります。
最初に電流を超えると、グローの明るさが増しますが、耐用年数は大幅に短縮されます。それ以上の増加はエレメントの故障につながります。したがって、LED の抵抗の選択は、最悪の条件で最大許容電流を制限することを目的としています。
半導体接合部の電圧は、その物理的プロセスによって制限され、約 1 ～ 2 V の狭い範囲にあります。自動車に搭載されることが多い 12 ボルトの発光ダイオードには、直列接続された要素のチェーンまたは制限が含まれている場合があります。設計に含まれる回路。
なぜLEDに抵抗が必要なのですか？
LED をオンにするときの制限抵抗の使用は、最も効果的ではありませんが、電流を許容範囲内に制限するための最も簡単で安価なソリューションです。エミッタ回路の電流を高精度で安定させることができる回路ソリューションは、複製が非常に難しく、既製のものはコストが高くなります。
抵抗器を使用することで、照明やイルミネーションを社内で行うことができます。主なことは、測定器の使用方法と最小限のはんだ付けスキルを知ることです。可能な公差と温度変動を考慮して適切に計算されたリミッターは、最小限のコストで宣言された耐用年数を通じて LED の適切な機能を確保できます。
LEDの並列および直列スイッチング
電源回路のパラメータと LED の特性を組み合わせるために、複数の要素を直列および並列に接続することが広く行われています。それぞれのタイプの接続には、長所と短所があります。
並列接続
このような接続の利点は、回路全体で 1 つのリミッターのみを使用できることです。とは言ってもこのメリットだけなので、低級な工業製品以外では並列接続はほとんど見当たりません。欠点は次のとおりです。
- 制限素子の消費電力は、並列に接続された LED の数に比例して増加します。
- 素子パラメータの変動は、電流分布の不均一につながります。
- エミッターの 1 つが焼損すると、並列接続されたグループの電圧降下が増加するため、他のすべてのエミッターになだれのような障害が発生します。
各放射素子を流れる電流が個別の抵抗器によって制限される接続では、動作特性がいくらか向上します。より正確には、制限抵抗を備えたLEDで構成される個別の回路の並列接続です。主な利点は、1 つまたは複数の要素の障害が他の要素の動作に影響を与えないため、信頼性が高いことです。
不利な点は、LED パラメーターの変動と抵抗定格の技術的許容範囲により、個々の要素の発光の明るさが大きく異なる可能性があるという事実です。このような回路には、多数の無線要素が含まれています。
個々のリミッタとの並列接続は、pn接合の電圧降下によって制限される最小値から始まる低電圧の回路で使用されます。
直列接続
放射素子の直列接続が最も広く使用されています。直列回路の疑いのない利点は、各素子を流れる電流が絶対的に等しいことです。単一の制限抵抗とダイオードを流れる電流は同じであるため、消費電力は最小限に抑えられます。
重大な欠点は、要素の少なくとも 1 つに障害が発生すると、チェーン全体が機能しなくなることです。直列接続にはより高い電圧が必要であり、その最小値は含まれる要素の数に比例して増加します。
混合接続
複数の並列接続チェーンを使用し、1 つの制限抵抗と複数の LED を直列に接続して、混合接続を行うことにより、多数のエミッターを使用することができます。
1 つのエレメントが焼損すると、エレメントが取り付けられている 1 つの回路だけが動作しなくなります。その他は正常に機能します。
抵抗器の計算式
LED の抵抗の計算は、オームの法則に基づいています。 LED の抵抗を計算する方法の初期パラメータは次のとおりです。
- 回路電圧;
- LEDの動作電流;
- 発光ダイオードでの電圧降下 (LED の供給電圧)。
抵抗の値は、次の式から決定されます。
R = U/I、
ここで、U は抵抗両端の電圧降下、I は LED を流れる直流電流です。
LED の電圧降下は、次の式から決定されます。
U = Upit - Usv、
ここで、Upit - 回路電圧、および Ucd - 発光ダイオードの銘板電圧降下。
抵抗器の LED を計算すると抵抗値が得られますが、これは標準的な値の範囲にはありません。大きい側の計算値に最も近い抵抗を持つ抵抗器を使用します。このようにして、起こり得る電圧上昇が考慮される。一連の抵抗の次の値を取ることをお勧めします。これにより、ダイオードを流れる電流がわずかに減少し、グローの明るさが減少しますが、供給電圧とダイオード抵抗の変化は平準化されます (たとえば、温度が変化した場合)。
抵抗値を選択する前に、次の式を使用して、設定値と比較して電流と輝度が低下する可能性を見積もる必要があります。
(R - Rst)R-100%。
結果の値が 5% 未満の場合は、抵抗を大きくする必要があります。5 から 10% の場合は、小さい抵抗に制限することができます。
動作の信頼性に影響を与える同様に重要なパラメータは、電流制限要素の消費電力です。抵抗のある部分に電流が流れると、発熱します。消費される電力を決定するには、次の式を使用します。
P = U-U/R
許容損失が計算値を超える制限抵抗を使用してください。
例：
電圧降下が 1.7 V、公称電流が 20 mA の LED があります。電圧が 12 V の回路に接続する必要があります。
制限抵抗での電圧降下は次のとおりです。
U = 12 - 1.7 = 10.3 V
抵抗器の抵抗:
R = 10.3/0.02 = 515 オーム。
標準範囲の最も高い値は 560 オームです。この値では、設定値に対する電流の減少は 10% 弱ですので、これ以上大きくする必要はありません。
消費電力 (ワット):
P = 10.3-10.3/560 = 0.19 W.
したがって、この回路では、許容損失が 0.25 W の素子を使用できます。
LEDストリップの接続
LED ストリップは、さまざまな供給電圧で利用できます。ストリップには、直列のダイオード回路があります。ダイオードの数と終端抵抗の抵抗値は、供給電圧ストリップによって異なります。
最も一般的なタイプの LED ストリップは、12 V の電圧の回路に接続するように設計されています。ここでは、より高い電圧を使用して動作させることもできます。抵抗を正しく計算するには、テープの 1 つのセクションを流れる電流を知る必要があります。
最小セクションが技術的に並列に接続されているため、テープの長さを長くすると、電流が比例して増加します。たとえば、セクションの最小長が 50 cm の場合、このようなセクションが 10 個ある 5 m のテープでは、消費電流が 10 倍になります。
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