De belangrijkste parameter die de duurzaamheid van de LED beïnvloedt, is de elektrische stroom, waarvan de waarde strikt gestandaardiseerd is voor elk type LED-element. Een veelgebruikte manier om de maximale stroom te beperken, is door een beperkende weerstand te gebruiken. De weerstand voor de LED kan worden berekend zonder het gebruik van complexe berekeningen op basis van de wet van Ohm, met behulp van de technische waarden van de diodeparameters en de spanning in het schakelcircuit.
Inhoud
Kenmerken van het inschakelen van de LED
Werkend op hetzelfde principe als gelijkrichtdiodes, hebben lichtemitterende elementen echter onderscheidende kenmerken. De belangrijkste zijn:
- Extreem negatieve gevoeligheid voor spanning met omgekeerde polariteit. Een LED die met de verkeerde polariteit op het circuit is aangesloten, valt vrijwel onmiddellijk uit.
- Smal bereik van toegestane bedrijfsstroom door de pn-overgang.
- Afhankelijkheid van overgangsweerstand op temperatuur, wat typisch is voor de meeste halfgeleiderelementen.
Het laatste punt moet in meer detail worden besproken, omdat dit het belangrijkste is voor het berekenen van de uitdovingsweerstand. De documentatie voor de stralingselementen geeft het toegestane bereik van de nominale stroom aan, waarin ze operationeel blijven en de gespecificeerde stralingskarakteristieken leveren. Het onderschatten van de waarde is niet dodelijk, maar leidt tot enige afname van de helderheid. Vanaf een bepaalde grenswaarde stopt de stroomdoorgang door de overgang en is de gloed afwezig.
Het eerst overschrijden van de stroom leidt tot een toename van de helderheid van de gloed, maar de levensduur wordt sterk verminderd. Verdere verhoging leidt tot uitval van het element. De selectie van LED-weerstanden is dus bedoeld om de maximaal toegestane stroom onder de slechtste omstandigheden te beperken.
De spanning op een halfgeleiderjunctie wordt beperkt door de fysieke processen erop en ligt in een smal bereik van ongeveer 1-2 V. 12 Volt lichtgevende diodes, vaak geïnstalleerd op auto's, kunnen een reeks in serie geschakelde elementen of een beperkende circuit opgenomen in het ontwerp.
Waarom heb je een weerstand nodig voor de LED?
Het gebruik van begrenzingsweerstanden bij het inschakelen van LED's is weliswaar niet de meest effectieve, maar wel de makkelijkste en goedkoopste oplossing om de stroom binnen acceptabele limieten te beperken. Circuitoplossingen waarmee u de stroom in het emittercircuit met hoge nauwkeurigheid kunt stabiliseren, zijn vrij moeilijk te herhalen en kant-en-klare oplossingen hebben hoge kosten.
Door het gebruik van weerstanden kunt u zelf verlichting en achtergrondverlichting uitvoeren. Het belangrijkste in dit geval is het vermogen om meetinstrumenten te gebruiken en minimale soldeervaardigheden. Een goed ontworpen begrenzer, rekening houdend met mogelijke toleranties en temperatuurschommelingen, is in staat om tegen minimale kosten de normale werking van de LED's gedurende de gehele opgegeven levensduur te garanderen.
Parallelle en seriële aansluiting van LED's
Om de parameters van de stroomcircuits en de kenmerken van de LED's te combineren, is seriële en parallelle aansluiting van verschillende elementen wijdverbreid. Elk type verbinding heeft zowel voor- als nadelen.
Parallelle verbinding
Het voordeel van een dergelijke aansluiting is het gebruik van slechts één limiter voor het gehele circuit. Opgemerkt moet worden dat dit voordeel het enige is, daarom wordt een parallelle verbinding praktisch nooit gevonden, met uitzondering van laagwaardige industriële producten. De nadelen zijn:
- Het vermogensverlies op het begrenzingselement neemt evenredig toe met het aantal parallel geschakelde LED's.
- De spreiding van de parameters van de elementen leidt tot een ongelijke verdeling van stromen.
- Het doorbranden van een van de emitters leidt tot een lawine-achtig falen van alle andere als gevolg van een toename van de spanningsval over de parallel geschakelde groep.
De verbinding verhoogt enigszins de operationele eigenschappen, waarbij de stroom door elk stralingselement wordt beperkt door een afzonderlijke weerstand. Om precies te zijn, het is een parallelle verbinding van afzonderlijke circuits bestaande uit LED's met begrenzingsweerstanden.Het belangrijkste voordeel is een grotere betrouwbaarheid, aangezien het falen van een of meer elementen op geen enkele manier de werking van de andere beïnvloedt.
Het nadeel is het feit dat door de spreiding van de LED-parameters en de technologische tolerantie voor de weerstandswaarde, de helderheid van de gloed van afzonderlijke elementen sterk kan variëren. Een dergelijk schema bevat een groot aantal radio-elementen.
Parallelschakeling met individuele begrenzers vindt toepassing in laagspanningscircuits, beginnend met een minimum, beperkt door de spanningsval op de pn-overgang.
Serieschakeling
De serieschakeling van stralende elementen is de meest voorkomende geworden, aangezien het onbetwiste voordeel van een serieschakeling de absolute gelijkheid is van de stroom die door elk element gaat. Aangezien de stroom door de enkele beperkende weerstand en door de diode hetzelfde is, zal de vermogensdissipatie minimaal zijn.
Een belangrijk nadeel is dat het uitvallen van tenminste één van de elementen leidt tot het onbruikbaar maken van de gehele keten. Voor een serieschakeling is een verhoogde spanning vereist, waarvan de minimumwaarde evenredig toeneemt met het aantal meegeleverde elementen.
gemengde inclusie
Het gebruik van een groot aantal emitters is mogelijk bij het uitvoeren van een gemengde verbinding, wanneer meerdere parallel geschakelde kettingen worden gebruikt, en een serieschakeling van één begrenzingsweerstand en meerdere LED's.
Het doorbranden van een van de elementen zal leiden tot de onbruikbaarheid van slechts één circuit waarin dit element is geïnstalleerd.De rest zal naar behoren functioneren.
Weerstandsberekeningsformules
De berekening van weerstandsweerstand voor LED's is gebaseerd op de wet van Ohm. De initiële parameters voor het berekenen van de weerstand voor de LED zijn:
- circuit spanning;
- bedrijfsstroom van de LED;
- spanningsval over de emitterende diode (LED-voedingsspanning).
De weerstandswaarde wordt bepaald uit de uitdrukking:
R = U/I
waarbij U de spanningsval over de weerstand is en I de voorwaartse stroom door de LED.
De spanningsval van de LED wordt bepaald uit de uitdrukking:
U \u003d Upit - Usv,
waarbij Upit de circuitspanning is en Usv de spanningsval op het typeplaatje over de stralende diode.
Het berekenen van een LED voor een weerstand geeft een weerstandswaarde die niet in het standaardbereik van waarden zal liggen. U moet een weerstand nemen met een weerstand die het dichtst bij de berekende waarde aan de grotere kant ligt. Hierbij wordt rekening gehouden met de mogelijke stijging van de spanning. Het is beter om de volgende waarde in de reeks weerstanden te nemen. Dit zal de stroom door de diode enigszins verminderen en de helderheid van de gloed verminderen, maar tegelijkertijd wordt elke verandering in de grootte van de voedingsspanning en diodeweerstand (bijvoorbeeld wanneer de temperatuur verandert) genivelleerd.
Voordat u een weerstandswaarde kiest, moet u de mogelijke afname in stroom en helderheid evalueren in vergelijking met die gespecificeerd door de formule:
(R — Rst)R•100%
Als de verkregen waarde minder dan 5% is, moet u een grotere weerstand nemen, indien van 5 tot 10%, dan kunt u zich beperken tot een kleinere.
Een even belangrijke parameter die de bedrijfszekerheid beïnvloedt, is de vermogensdissipatie van het stroombegrenzende element. De stroom die door een sectie met weerstand gaat, zorgt ervoor dat deze opwarmt.Gebruik de formule om het gedissipeerde vermogen te bepalen:
P = U•U/R
Gebruik een beperkende weerstand waarvan de vermogensdissipatie de berekende waarde zal overschrijden.
Voorbeeld:
Er is een LED met een spanningsval erover van 1,7 V met een nominale stroom van 20 mA. Het moet worden aangesloten op een 12 V-circuit.
De spanningsval over de begrenzingsweerstand is:
U = 12 - 1,7 = 10,3 V
Weerstand weerstand:
R \u003d 10,3 / 0,02 \u003d 515 ohm.
De dichtstbijzijnde hogere waarde in het standaardbereik is 560 ohm. Met deze waarde is de stroomafname ten opzichte van de ingestelde waarde iets minder dan 10%, dus het is niet nodig om een grotere waarde te nemen.
Gedissipeerd vermogen in watt:
P = 10,3•10,3/560 = 0,19 W
Voor dit circuit kunt u dus een element gebruiken met een toegestaan dissipatievermogen van 0,25 W.
De LED-strip aansluiten
Er zijn ledstrips verkrijgbaar voor verschillende voedingsspanningen. Op de band bevindt zich een circuit van in serie geschakelde diodes. Het aantal diodes en de weerstand van de begrenzingsweerstanden is afhankelijk van de voedingsspanning van de band.
De meest voorkomende soorten LED-strips zijn ontworpen om te worden aangesloten op een circuit van 12 V. Ook hier is het mogelijk om een hogere spanningswaarde te gebruiken voor gebruik. Voor de juiste berekening van weerstanden is het noodzakelijk om de stroom te kennen die door een enkel deel van de band vloeit.
Een toename van de lengte van de band veroorzaakt een evenredige toename van de stroom, omdat de minimale secties technologisch parallel zijn geschakeld. Als de minimale lengte van een segment bijvoorbeeld 50 cm is, dan zal een 5 m band van de 10 dergelijke segmenten een 10-voudige toename van het stroomverbruik hebben.
Vergelijkbare artikelen:
