Hlavním parametrem ovlivňujícím životnost LED je elektrický proud, jehož hodnota je přísně normována pro každý typ LED prvku. Jedním z běžných způsobů, jak omezit maximální proud, je použití omezovacího odporu. Rezistor pro LED lze vypočítat bez použití složitých výpočtů založených na Ohmově zákoně, pomocí technických hodnot parametrů diody a napětí ve spínacím obvodu.
Obsah
Funkce zapnutí LED
Prvky emitující světlo, které pracují na stejném principu jako usměrňovací diody, mají charakteristické rysy. Nejdůležitější jsou:
- Extrémně negativní citlivost na přepólování napětí. LED připojená k obvodu se špatnou polaritou téměř okamžitě selže.
- Úzký rozsah přípustného provozního proudu přes p-n přechod.
- Závislost přechodového odporu na teplotě, která je typická pro většinu polovodičových prvků.
Poslední bod by měl být probrán podrobněji, protože je hlavní pro výpočet zhášecího odporu. V dokumentaci vyzařujících prvků je uveden přípustný rozsah jmenovitého proudu, ve kterém zůstávají provozuschopné a poskytují stanovené vyzařovací charakteristiky. Podhodnocení hodnoty není fatální, ale vede k určitému snížení jasu. Od určité mezní hodnoty se průchod proudu přechodem zastaví a záře nebude chybět.
Překročení proudu nejprve vede ke zvýšení jasu záře, ale životnost je výrazně snížena. Další zvýšení vede k selhání prvku. Cílem výběru rezistoru LED je tedy omezit maximální povolený proud za nejhorších podmínek.
Napětí na polovodičovém přechodu je omezeno fyzikálními procesy na něm a je v úzkém rozmezí asi 1-2 V. 12voltové světelné diody, často instalované na automobilech, mohou obsahovat řetězec sériově zapojených prvků nebo omezovač obvod zahrnutý v návrhu.
Proč potřebujete rezistor pro LED
Použití omezovacích odporů při rozsvícení LED je sice ne nejúčinnější, ale nejjednodušší a nejlevnější řešení, jak omezit proud v přijatelných mezích. Obvodová řešení, která umožňují stabilizovat proud v obvodu emitoru s vysokou přesností, se poměrně obtížně opakují a již hotové mají vysoké náklady.
Použití odporů umožňuje provádět osvětlení a podsvícení vlastními silami. Hlavní věc v tomto případě je schopnost používat měřicí přístroje a minimální pájecí dovednosti. Dobře navržený omezovač, zohledňující možné tolerance a teplotní výkyvy, je schopen zajistit normální fungování LED po celou deklarovanou životnost s minimálními náklady.
Paralelní a sériové připojení LED
Aby bylo možné kombinovat parametry výkonových obvodů a charakteristiky LED, je rozšířeno sériové a paralelní zapojení několika prvků. Každý typ připojení má své výhody i nevýhody.
Paralelní připojení
Výhodou takového zapojení je použití pouze jednoho omezovače pro celý okruh. Je třeba poznamenat, že tato výhoda je jediná, takže paralelní připojení se prakticky nikdy nenachází, s výjimkou průmyslových výrobků nízké kvality. Nevýhody jsou:
- Ztrátový výkon na omezovacím prvku se zvyšuje úměrně s počtem paralelně zapojených LED.
- Rozptyl parametrů prvků vede k nerovnoměrnému rozložení proudů.
- Vyhoření jednoho z emitorů vede k lavinovitému selhání všech ostatních v důsledku zvýšení úbytku napětí na paralelně zapojené skupině.
Zapojení poněkud zvyšuje provozní vlastnosti, kdy proud každým vyzařovacím prvkem je omezen samostatným rezistorem. Přesněji se jedná o paralelní zapojení jednotlivých obvodů tvořených LED diodami s omezovacími odpory.Hlavní výhodou je větší spolehlivost, protože porucha jednoho nebo více prvků nijak neovlivňuje činnost ostatních.
Nevýhodou je skutečnost, že vzhledem k rozptylu parametrů LED a technologické toleranci na hodnotu odporu se může velmi lišit jas svitu jednotlivých prvků. Takové schéma obsahuje velké množství rádiových prvků.
Paralelní zapojení s jednotlivými omezovači najde využití v nízkonapěťových obvodech, počínaje minimem, omezeným úbytkem napětí na p-n přechodu.
Sériové připojení
Sériové zapojení vyzařovacích prvků se stalo nejrozšířenějším, protože nepochybnou výhodou sériového obvodu je absolutní rovnost proudu procházejícího každým prvkem. Protože proud přes jediný omezovací odpor a přes diodu je stejný, bude ztrátový výkon minimální.
Významnou nevýhodou je, že selhání alespoň jednoho z prvků povede k nefunkčnosti celého řetězce. Pro sériové zapojení je potřeba zvýšené napětí, jehož minimální hodnota roste úměrně s počtem obsažených prvků.
smíšené zařazení
Použití velkého počtu emitorů je možné při provádění smíšeného zapojení, kdy je použito několik paralelně zapojených řetězců a sériové zapojení jednoho omezovacího odporu a několika LED.
Vyhoření jednoho z prvků povede k nefunkčnosti pouze jednoho okruhu, ve kterém je tento prvek instalován.Zbytek bude fungovat správně.
Výpočtové vzorce rezistoru
Výpočet odporu rezistoru pro LED je založen na Ohmově zákonu. Počáteční parametry pro výpočet odporu pro LED jsou:
- napětí obvodu;
- provozní proud LED;
- pokles napětí na emitující diodě (napájecí napětí LED).
Hodnota odporu se určí z výrazu:
R = U/I
kde U je úbytek napětí na rezistoru a I je propustný proud procházející LED.
Úbytek napětí LED je určen z výrazu:
U \u003d Upit – Usv,
kde Upit je napětí obvodu a Usv je jmenovitý úbytek napětí na vyzařovací diodě.
Výpočet LED pro rezistor dává hodnotu odporu, která nebude ve standardním rozsahu hodnot. Musíte vzít odpor s odporem nejbližším vypočítané hodnotě na větší straně. To zohledňuje možné zvýšení napětí. Je lepší vzít hodnotu další v řadě odporů. Tím se poněkud sníží proud diodou a sníží jas žhavení, ale zároveň se vyrovná jakákoliv změna velikosti napájecího napětí a odporu diody (například při změně teploty).
Před výběrem hodnoty odporu byste měli vyhodnotit možné snížení proudu a jasu ve srovnání s hodnotami uvedenými ve vzorci:
(R – Rst)R•100 %
Pokud je získaná hodnota menší než 5%, musíte vzít větší odpor, pokud od 5 do 10%, můžete se omezit na menší.
Neméně důležitým parametrem, který ovlivňuje spolehlivost provozu, je ztrátový výkon prvku omezujícího proud. Proud procházející úsekem s odporem způsobuje jeho zahřívání.Chcete-li určit výkon, který bude rozptýlen, použijte vzorec:
P = U•U/R
Použijte omezovací rezistor, jehož ztrátový výkon překročí vypočítanou hodnotu.
Příklad:
Je zde LED s úbytkem napětí 1,7 V se jmenovitým proudem 20 mA. Musí být připojen k 12V obvodu.
Úbytek napětí na omezovacím rezistoru je:
U = 12 - 1,7 = 10,3 V
Odpor rezistoru:
R \u003d 10,3 / 0,02 \u003d 515 ohmů.
Nejbližší vyšší hodnota ve standardním rozsahu je 560 ohmů. Při této hodnotě je pokles proudu oproti nastavené hodnotě o něco menší než 10 %, takže není potřeba brát větší hodnotu.
Ztracený výkon ve wattech:
P = 10,3 • 10,3/560 = 0,19 W
Pro tento obvod tedy můžete použít prvek s přípustným ztrátovým výkonem 0,25 W.
Připojení LED pásku
LED pásky jsou k dispozici pro různá napájecí napětí. Na pásce je obvod sériově zapojených diod. Počet diod a odpor omezovacích rezistorů závisí na napájecím napětí pásku.
Nejběžnější typy LED pásků jsou určeny pro připojení do obvodu 12 V. Použití vyšší hodnoty napětí pro provoz je možné i zde. Pro správný výpočet rezistorů je nutné znát proud protékající jedinou částí pásky.
Zvětšení délky pásky způsobí proporcionální nárůst proudu, protože minimální úseky jsou technologicky zapojeny paralelně. Pokud je například minimální délka segmentu 50 cm, pak 5 m páska z 10 takových segmentů bude mít 10násobný nárůst spotřeby proudu.
Podobné články:
