Glavni parameter, ki vpliva na življenjsko dobo LED, je električni tok, katerega vrednost je strogo regulirana za vsako vrsto LED elementa. Eden pogostih načinov za omejitev največjega toka je uporaba omejevalnega upora. Upor za LED je mogoče izračunati brez zapletenih izračunov na podlagi Ohmovega zakona z uporabo tehničnih vrednosti parametrov diode in napetosti v preklopnem vezju.
Vsebina
Značilnosti povezave LED
Svetleči elementi, ki delujejo po enakem principu kot usmerniške diode, imajo posebne značilnosti. Najpomembnejši med njimi so:
- Izjemno negativna občutljivost na napetosti obrnjene polarnosti. LED, vključena v vezje z napačno polariteto, skoraj takoj odpove.
- Ozko območje dovoljenega delovnega toka skozi p-n spoj.
- Odvisnost prehodnega upora od temperature, ki je značilna za večino polprevodniških elementov.
Zadnjo točko je treba obravnavati podrobneje, ker je glavna točka za izračun dušilnega upora.V dokumentaciji za sevalne elemente je določeno dovoljeno območje nazivnega toka, pri katerem delujejo in zagotavljajo določene lastnosti sevanja. Podcenjevanje vrednosti ni usodno, vendar vodi do zmanjšanja svetlosti. Od določene mejne vrednosti se tok skozi spoj ustavi in ne bo več luminescence.
Prekoračitev toka najprej vodi do povečanja svetlosti sijaja, vendar se življenjska doba močno zmanjša. Nadaljnje povečanje vodi do okvare elementa. Tako je cilj izbire upora za LED omejiti največji dovoljeni tok v najslabših pogojih.
Napetost na polprevodniškem spoju je omejena s fizikalnimi procesi na njem in je v ozkem območju okoli 1-2 V. 12-voltne svetleče diode, ki so pogosto nameščene na avtomobilih, lahko vsebujejo verigo zaporedno povezanih elementov ali omejevalno vezje vključeno v zasnovo.
Zakaj potrebujete upor za LED?
Uporaba omejevalnih uporov pri vklopu LED ni najučinkovitejša, ampak najlažja in najcenejša rešitev za omejitev toka v sprejemljivih mejah. Rešitve vezja, ki vam omogočajo stabilizacijo toka v oddajnem vezju z visoko natančnostjo, je precej težko ponoviti, že pripravljene pa imajo visoke stroške.
Uporaba uporov vam omogoča izvedbo razsvetljave in osvetlitve v hiši. Glavna stvar je vedeti, kako uporabljati merilne instrumente in minimalne veščine spajkanja. Pravilno izračunan omejevalnik ob upoštevanju možnih toleranc in temperaturnih nihanj lahko zagotovi pravilno delovanje LED diod v celotni deklarirani življenjski dobi z minimalnimi stroški.
Vzporedno in zaporedno preklapljanje LED
Da bi združili parametre napajalnih tokokrogov in značilnosti LED, so razširjene serije in vzporedne povezave več elementov.Vsaka vrsta povezave ima tako prednosti kot slabosti.
Vzporedna povezava
Prednost takšne povezave je uporaba samo enega omejevalnika za celotno vezje. Treba je povedati, da je ta prednost edina, zato vzporedne povezave skorajda ni, razen pri nizkokakovostnih industrijskih izdelkih. Slabosti so naslednje:
- Disipacija moči na omejevalnem elementu se poveča sorazmerno s številom vzporedno povezanih LED.
- Sprememba parametrov elementa vodi do neenakomerne porazdelitve tokov.
- Izgorelost enega od oddajnikov vodi do plazovite odpovedi vseh ostalih zaradi povečanja padca napetosti vzporedno povezane skupine.
Povezava, kjer je tok skozi vsak sevalni element omejen z ločenim uporom, nekoliko poveča operativne lastnosti. Natančneje, gre za vzporedno povezavo ločenih vezij, sestavljenih iz LED z omejevalnimi upori. Glavna prednost je velika zanesljivost, saj okvara enega ali več elementov nikakor ne vpliva na delovanje ostalih.
Pomanjkljivost je dejstvo, da lahko zaradi variacije parametrov LED in tehnološke tolerance stopnje upornosti jakost luminiscence posameznih elementov močno variira. Tako vezje vsebuje veliko število radijskih elementov.
Vzporedna povezava s posameznimi omejevalniki se uporablja v tokokrogih z nizko napetostjo, začenši z minimumom, omejenim s padcem napetosti na p-n spoju.
Serijska povezava
Najpogosteje se uporablja serijska povezava sevalnih elementov, saj je nedvomna prednost serijskega vezja absolutna enakost toka, ki teče skozi vsak element. Ker je tok skozi posamezen omejevalni upor in skozi diodo enak, bo disipacija moči minimalna.
Pomembna pomanjkljivost je, da bo okvara vsaj enega od elementov povzročila nedelovanje celotne verige. Serijska vezava zahteva višjo napetost, katere najmanjša vrednost narašča sorazmerno s številom vključenih elementov.
Mešana povezava
Uporaba večjega števila oddajnikov je mogoča z mešano povezavo, z uporabo več vzporedno povezanih verig in zaporedno vezavo enega omejevalnega upora in več LED.
Če en element pregori, bo samo eno vezje, v katerem je element nameščen, nedelujoče. Ostali bodo pravilno delovali.
Formule za izračun upora
Izračun upora upora za LED diode temelji na Ohmovem zakonu. Začetni parametri za izračun upora za LED so:
- napetost tokokroga;
- delovni tok LED;
- padec napetosti na oddajni diodi (napajalna napetost LED).
Vrednost upora se določi iz izraza:
R = U/I,
kjer je U padec napetosti na uporu, I pa enosmerni tok skozi LED.
Padec napetosti LED se določi iz izraza:
U = Upit - Usv,
kjer je Upit - napetost tokokroga in Ucd - padec napetosti na imenski tablici na oddajni diodi.
Izračun LED za upor daje vrednost upora, ki ne bo v standardnem območju vrednosti. Vzemite upor z uporom, ki je najbližji izračunani vrednosti na večji strani. Na ta način se upošteva morebitno povečanje napetosti. Bolje je, da vzamete naslednjo vrednost v nizu uporov. To bo nekoliko zmanjšalo tok skozi diodo in zmanjšalo svetlost sijaja, vendar bo izravnalo vsako spremembo napajalne napetosti in upora diode (na primer pri spremembi temperature).
Preden izberete vrednost upora, morate oceniti možno zmanjšanje toka in svetlosti v primerjavi z nastavljeno vrednostjo z uporabo formule:
(R - Rst)R-100%.
Če je dobljena vrednost manjša od 5%, potem morate vzeti večji upor, če je od 5 do 10%, potem se lahko omejite na manjši.
Enako pomemben parameter, ki vpliva na zanesljivost delovanja, je disipacija moči elementa za omejevanje toka. Tok, ki teče skozi odsek z uporom, povzroči njegovo segrevanje. Za določitev moči, ki bo razpršena, uporabite formulo:
P = U-U/R
Uporabite omejevalni upor, katerega dovoljena disipacija moči bo presegla izračunano vrednost.
primer:
Obstaja LED s padcem napetosti 1,7 V in nazivnim tokom 20 mA. Priključiti ga je treba na tokokrog z napetostjo 12 V.
Padec napetosti na omejevalnem uporu je:
U = 12 - 1,7 = 10,3 V
Odpornost upora:
R = 10,3/0,02 = 515 ohmov.
Najbližja višja vrednost v standardnem območju je 560 Ohm. Pri tej vrednosti je zmanjšanje toka v primerjavi z nastavljeno vrednostjo nekaj manj kot 10%, zato ni treba vzeti večje vrednosti.
Disipacija moči v vatih:
P = 10,3-10,3/560 = 0,19 W.
Torej, za to vezje je mogoče uporabiti element z dovoljeno disipacijo moči 0,25 W.
Priključitev LED trakov
LED trakovi so na voljo z različnimi napajalnimi napetostmi. Trak ima vezje diod v seriji. Število diod in upor zaključnih uporov sta odvisna od napajalne napetosti.
Najpogostejši tipi LED trakov so namenjeni priključitvi na tokokrog z napetostjo 12 V. Tudi tukaj je možna uporaba višje napetosti za delovanje. Za pravilen izračun uporov je treba poznati tok, ki teče skozi en sam del traku.
Povečanje dolžine traku povzroči sorazmerno povečanje toka, ker so minimalni odseki tehnološko povezani vzporedno.Na primer, če je najmanjša dolžina odseka 50 cm, bo imel trak dolžine 5 m 10 takih odsekov 10-krat večjo porabo toka.
Povezani članki:
