Galvenais parametrs, kas ietekmē LED kalpošanas laiku, ir elektriskā strāva, kuras vērtība ir stingri reglamentēta katram LED elementa veidam. Viens no izplatītākajiem veidiem, kā ierobežot maksimālo strāvu, ir izmantot ierobežojošo rezistoru. LED rezistoru var aprēķināt bez sarežģītiem aprēķiniem, pamatojoties uz Oma likumu, izmantojot diodes tehniskās vērtības un ķēdes spriegumu.
Saturs
LED savienojuma funkcijas
Gaismu izstarojošajiem elementiem, kas darbojas pēc tāda paša principa kā taisngriežu diodes, tomēr ir atšķirīgas iezīmes. Svarīgākie no tiem ir šādi:
- Ļoti negatīva jutība pret reversās polaritātes spriegumu. LED diode ķēdē, kas nav pareizi polarizēta, gandrīz uzreiz nedarbojas.
- Šaurs pieļaujamās darba strāvas diapazons p-n savienojumā.
- Savienojuma pretestības atkarība no temperatūras, kas ir raksturīga lielākajai daļai pusvadītāju elementu.
Pēdējais punkts jāapspriež sīkāk, jo tas ir galvenais, aprēķinot slāpēšanas rezistoru. Starojuma elementu dokumentācijā ir norādīts pieļaujamais nominālās strāvas diapazons, kurā tie saglabā savu veiktspēju un nodrošina norādītos starojuma raksturlielumus. Vērtības nenovērtēšana nav fatāla, taču tās rezultātā nedaudz samazināsies spilgtums. No noteiktas robežvērtības strāvas plūsma caur krustojumu apstāsies un luminiscences nebūs.
Sākotnēji, pārsniedzot strāvu, palielinās spožums, bet dzīves ilgums krasi samazinās. Turpmāks palielinājums izraisa elementa bojājumu. Tādējādi, izvēloties rezistoru gaismas diodei, tiek ierobežota maksimālā pieļaujamā strāva sliktākajos apstākļos.
Spriegumu pusvadītāja savienojumā ierobežo fizikālie procesi savienojumā, un tas ir šaurā diapazonā - aptuveni 1-2 V. 12 voltu gaismas diodēm, ar kurām bieži aprīko automašīnas, var būt virkne secīgi savienotu elementu vai ierobežojoša ķēde, kas iekļauta konstrukcijā.
Kāpēc LED ir nepieciešams rezistors?
Ierobežojošā rezistora izmantošana LED ieslēgšanai nav visefektīvākais, bet visvienkāršākais un lētākais risinājums, lai ierobežotu strāvu pieļaujamās robežās. Shēmas risinājumus, kas spēj stabilizēt strāvu emitera ķēdē ar augstu precizitāti, ir diezgan grūti atkārtot, un gatavie risinājumi ir ļoti dārgi.
Rezistoru izmantošana ļauj veikt apgaismojumu un izgaismojumu pašu spēkiem. Galvenais ir zināt, kā lietot mērinstrumentus, un minimālas lodēšanas prasmes. Labi izstrādāts ierobežotājs, ņemot vērā iespējamās pielaides un temperatūras svārstības, nodrošinās, ka LED darbosies pareizi visu noteikto kalpošanas laiku ar minimālām izmaksām.
Paralēls un sērijveida LED savienojums
Lai apvienotu jaudas ķēžu un LED veiktspējas parametrus, ir plaši izplatīts vairāku elementu sērijveida un paralēlais savienojums. Katram savienojuma veidam ir priekšrocības un trūkumi.
Paralēlais savienojums
Šāda veida savienojuma priekšrocība ir tā, ka katrā ķēdē var izmantot tikai vienu ierobežotāju. Jāatzīmē, ka šī priekšrocība ir vienīgā, tāpēc paralēlais savienojums ir gandrīz nedzirdēts, izņemot zemas kvalitātes rūpnieciskos produktus. Trūkumi ir šādi:
- Ierobežojošā elementa izkliedētā jauda palielinās proporcionāli paralēli savienoto LED skaitam.
- Elementa parametru variācijas rada nevienmērīgu strāvas sadalījumu.
- Viena emitētāja izdegšana izraisa lavīnveida atteici visiem pārējiem, jo paralēli savienotajai grupai ir palielināts sprieguma kritums.
Savienojums, kurā strāvu caur katru izstarojošo elementu ierobežo atsevišķs rezistors, nedaudz palielina veiktspēju. Precīzāk, tas ir paralēls atsevišķu shēmu savienojums, kas sastāv no gaismas diodēm ar ierobežojošiem rezistoriem. Galvenā priekšrocība ir lielāka uzticamība, jo viena vai vairāku elementu bojājums neietekmē pārējo elementu darbību.
Trūkums ir tas, ka atsevišķu elementu spilgtums var ievērojami atšķirties LED diodes un pretestības vērtējuma tehnoloģiskās pielaides dēļ. Šādā shēmā ir liels skaits radioelementu.
Paralēlo savienojumu ar atsevišķiem ierobežotājiem izmanto zemsprieguma ķēdēs, sākot no minimālā sprieguma krituma p-n savienojumā.
Sērijas savienojums
Visplašāk tiek izmantots sērijveida izstarojošo elementu savienojums, jo sērijveida ķēdes acīmredzamā priekšrocība ir strāvas, kas plūst caur katru elementu, absolūtā vienlīdzība. Tā kā strāva caur vienu noslēdzošo rezistoru un caur diodi ir vienāda, izkliedētā jauda būs minimāla.
Būtisks trūkums - pat viena elementa bojājums padara visu ķēdi nederīgu. Sērijveida savienojumam nepieciešams augstāks spriegums, kura minimālā vērtība palielinās proporcionāli savienoto elementu skaitam.
Jauktais režīms
Lielu skaitu izstarotāju var izmantot, izveidojot jauktu savienojumu, izmantojot vairākas paralēlas ķēdes un savienojot vienu ierobežojošo rezistoru un vairākas LED secīgi.
Viena no elementiem izdegšanas gadījumā nedarbojas tikai viena ķēde, kurā elements ir uzstādīts. Pārējie darbosies pareizi.
Rezistoru aprēķina formulas
Rezistoru pretestības aprēķins gaismas diodēm ir balstīts uz Oma likumu. Ieejas parametri, lai aprēķinātu LED rezistoru, ir šādi:
- ķēdes spriegums;
- LED darbības strāva;
- ir sprieguma kritums pāri izstarojošajai diodei (LED barošanas spriegums).
Pretestības vērtību nosaka pēc izteiksmes:
R = U/I,
kur U ir sprieguma kritums uz rezistora un I ir līdzstrāva caur LED.
LED sprieguma kritumu nosaka pēc izteiksmes:
U = Upit - Usv,
kur Upit ir ķēdes spriegums un Uc ir nominālais sprieguma kritums uz izstarojošās diodes.
Aprēķinot LED rezistoram, iegūst pretestības vērtību, kas nebūs standarta vērtību diapazonā. Paņemiet rezistoru, kura pretestība ir vistuvāk aprēķinātajai vērtībai no lielākās puses. Šādā veidā tiek ņemts vērā iespējamais sprieguma pieaugums. Labāk ir izmantot nākamo pretestības sērijas vērtību. Tas nedaudz samazinās strāvu caur diodi un samazinās spīduma spilgtumu, bet neitralizēs barošanas sprieguma un diodes pretestības izmaiņas (piemēram, temperatūras izmaiņu dēļ).
Pirms izvēlēties pretestības vērtību, pēc formulas jāaprēķina iespējamais strāvas un spilgtuma samazinājums, salīdzinot ar iestatīto vērtību:
(R - Rst)R-100%.
Ja iegūtā vērtība ir mazāka par 5 %, jums vajadzētu ņemt lielāku pretestību, ja no 5 līdz 10 %, jūs varat ierobežot sevi ar mazāku.
Tikpat svarīgs parametrs, kas ietekmē darbības uzticamību, ir strāvu ierobežojošā elementa izkliedētā jauda. Strāva, kas plūst caur rezistora sekciju, izraisa tās sakaršanu. Izkliedējamās jaudas noteikšanai tiek izmantota formula:
P = U-U/R
Tiek izmantots ierobežojošais rezistors, kura pieļaujamā izkliedētā jauda pārsniegs aprēķināto vērtību.
Piemērs:
LED ir 1,7 V sprieguma kritums un 20 mA nominālā strāva. Tas ir jāpievieno 12 V ķēdē.
Sprieguma kritums pāri ierobežojošajam rezistoram ir:
U = 12 - 1,7 = 10,3 V
Rezistora pretestība:
R = 10,3/0,02 = 515 omu.
Tuvākā augstāka vērtība standarta diapazonā ir 560 Ohm. Pie šīs vērtības strāvas kritums no atskaites ir nedaudz mazāks par 10%, tāpēc lielāka vērtība nav nepieciešama.
Izkliedētā jauda vatos:
P = 10,3-10,3/560 = 0,19 W
Tāpēc šajā shēmā var izmantot elementu ar pieļaujamo izkliedēto jaudu 0,25 W.
LED slokšņu elektroinstalācija
LED lentes ir pieejamas ar dažādu barošanas spriegumu. Sloksnei ir secīgi savienota diodu ķēde. Diodu skaits un noslēdzošo rezistoru pretestība ir atkarīga no sloksnes barošanas sprieguma.
Visizplatītākie LED lentes veidi ir paredzēti savienošanai ar ķēdi, kuras spriegums ir 12 V. Šajā gadījumā ir iespējama arī augstāka sprieguma izmantošana darbībai. Lai pareizi aprēķinātu rezistorus, ir jāzina strāva, kas plūst caur vienu lentes posmu.
Palielinot lentes garumu, proporcionāli palielinās strāvas stiprums, jo minimālās sekcijas ir tehnoloģiski savienotas paralēli. Piemēram, ja sekcijas minimālais garums ir 50 cm, tad 5 m lentes ar 10 šādām sekcijām strāvas patēriņš palielināsies 10 reizes.
Saistītie raksti:
