Il principale parametro che incide sulla durata del LED è la corrente elettrica, il cui valore è rigorosamente standardizzato per ogni tipologia di elemento LED. Un modo comune per limitare la corrente massima è utilizzare un resistore di limitazione. La resistenza per il LED può essere calcolata senza l'uso di calcoli complessi basati sulla legge di Ohm, utilizzando i valori tecnici dei parametri del diodo e la tensione nel circuito di commutazione.
Contenuto
Caratteristiche di accensione del LED
Funzionando secondo lo stesso principio dei diodi raddrizzatori, gli elementi che emettono luce, tuttavia, hanno caratteristiche distintive. I più importanti sono:
- Sensibilità estremamente negativa all'inversione di polarità della tensione. Un LED collegato al circuito con la polarità errata si guasta quasi istantaneamente.
- Intervallo ristretto di corrente di esercizio consentita attraverso la giunzione p-n.
- Dipendenza della resistenza di transizione dalla temperatura, che è tipica per la maggior parte degli elementi semiconduttori.
L'ultimo punto dovrebbe essere discusso in modo più dettagliato, poiché è il principale per il calcolo del resistore di spegnimento. La documentazione per gli elementi radianti indica l'intervallo consentito della corrente nominale, in cui rimangono operativi e forniscono le caratteristiche di radiazione specificate. Sottovalutare il valore non è fatale, ma porta a una diminuzione della luminosità. A partire da un certo valore limite, il passaggio di corrente attraverso la transizione si interrompe e il bagliore sarà assente.
Il superamento della corrente porta prima ad un aumento della luminosità del bagliore, ma la durata è notevolmente ridotta. Un ulteriore aumento porta al fallimento dell'elemento. Pertanto, la selezione del resistore LED mira a limitare la corrente massima consentita nelle condizioni peggiori.
La tensione su una giunzione a semiconduttore è limitata dai processi fisici su di essa ed è in un intervallo ristretto di circa 1-2 V. I diodi emettitori di luce a 12 Volt, spesso installati sulle automobili, possono contenere una catena di elementi collegati in serie o un circuito incluso nel progetto.
Perché hai bisogno di una resistenza per il LED
L'uso di resistori di limitazione all'accensione dei LED è, sebbene non la soluzione più efficace, ma la più semplice ed economica per limitare la corrente entro limiti accettabili. Le soluzioni circuitali che consentono di stabilizzare la corrente nel circuito dell'emettitore con un'elevata precisione sono piuttosto difficili da ripetere e quelle già pronte hanno un costo elevato.
L'uso di resistori consente di eseguire autonomamente l'illuminazione e la retroilluminazione. La cosa principale in questo caso è la capacità di utilizzare strumenti di misura e capacità di saldatura minime. Un limitatore ben progettato, tenendo conto di possibili tolleranze e sbalzi di temperatura, è in grado di garantire il normale funzionamento dei LED durante l'intera vita utile dichiarata a costi minimi.
Collegamento in parallelo e seriale di LED
Per combinare i parametri dei circuiti di potenza e le caratteristiche dei LED, è molto diffuso il collegamento in serie e in parallelo di più elementi. Ogni tipo di connessione presenta vantaggi e svantaggi.
Collegamento in parallelo
Il vantaggio di tale connessione è l'utilizzo di un solo limitatore per l'intero circuito. Va notato che questo vantaggio è l'unico, quindi non si trova praticamente mai un collegamento in parallelo, ad eccezione dei prodotti industriali di bassa qualità. Gli svantaggi sono:
- La potenza dissipata sull'elemento di limitazione aumenta proporzionalmente al numero di LED collegati in parallelo.
- La dispersione dei parametri degli elementi porta a una distribuzione non uniforme delle correnti.
- Il burnout di uno degli emettitori porta a un guasto simile a una valanga di tutti gli altri a causa di un aumento della caduta di tensione attraverso il gruppo collegato in parallelo.
La connessione aumenta leggermente le proprietà operative, in cui la corrente attraverso ciascun elemento radiante è limitata da un resistore separato. Più precisamente, si tratta di un collegamento in parallelo di singoli circuiti costituiti da LED con resistori di limitazione.Il principale vantaggio è una maggiore affidabilità, in quanto il guasto di uno o più elementi non pregiudica in alcun modo il funzionamento degli altri.
Lo svantaggio è che a causa della diffusione dei parametri dei LED e della tolleranza tecnologica per il valore di resistenza, la luminosità del bagliore dei singoli elementi può variare notevolmente. Tale schema contiene un gran numero di elementi radio.
Il collegamento in parallelo con i singoli limitatori trova impiego nei circuiti a bassa tensione, a partire da un minimo, limitato dalla caduta di tensione alla giunzione p-n.
Collegamento in serie
Il collegamento in serie di elementi radianti è diventato il più diffuso, poiché l'indubbio vantaggio di un circuito in serie è l'assoluta uguaglianza della corrente che attraversa ciascun elemento. Poiché la corrente attraverso il singolo resistore di limitazione e attraverso il diodo è la stessa, la dissipazione di potenza sarà minima.
Uno svantaggio significativo è che il guasto di almeno uno degli elementi comporterà l'inoperabilità dell'intera catena. Per un collegamento in serie è necessaria una tensione maggiore, il cui valore minimo aumenta in proporzione al numero di elementi inclusi.
inclusione mista
L'uso di un gran numero di emettitori è possibile quando si esegue una connessione mista, quando si utilizzano più catene collegate in parallelo e una connessione in serie di una resistenza di limitazione e più LED.
Il burnout di uno degli elementi comporterà l'inoperabilità di un solo circuito in cui è installato questo elemento.Il resto funzionerà correttamente.
Formule di calcolo del resistore
Il calcolo della resistenza del resistore per i LED si basa sulla legge di Ohm. I parametri iniziali su come calcolare la resistenza per il LED sono:
- tensione del circuito;
- corrente di funzionamento del LED;
- caduta di tensione attraverso il diodo emittente (tensione di alimentazione del LED).
Il valore di resistenza è determinato dall'espressione:
R = U/I
dove U è la caduta di tensione attraverso il resistore e I è la corrente diretta attraverso il LED.
La caduta di tensione del LED è determinata dall'espressione:
U \u003d Upit - Usv,
dove Upit è la tensione del circuito e Usv è la caduta di tensione di targa attraverso il diodo radiante.
Il calcolo di un LED per un resistore fornisce un valore di resistenza che non sarà nell'intervallo di valori standard. Devi prendere un resistore con una resistenza più vicina al valore calcolato sul lato più grande. Ciò tiene conto del possibile aumento di tensione. È meglio prendere il valore successivo nella serie di resistenze. Ciò ridurrà in qualche modo la corrente attraverso il diodo e ridurrà la luminosità del bagliore, ma allo stesso tempo qualsiasi cambiamento nell'entità della tensione di alimentazione e della resistenza del diodo (ad esempio, quando la temperatura cambia).
Prima di scegliere un valore di resistenza, occorre valutare l'eventuale diminuzione di corrente e luminosità rispetto a quanto specificato dalla formula:
(R — Rst)R•100%
Se il valore ottenuto è inferiore al 5%, allora devi prendere una resistenza maggiore, se dal 5 al 10%, puoi limitarti a una più piccola.
Un parametro altrettanto importante che influisce sull'affidabilità del funzionamento è la dissipazione di potenza dell'elemento limitatore di corrente. La corrente che attraversa una sezione resistente ne provoca il riscaldamento.Per determinare la potenza che verrà dissipata, utilizzare la formula:
P = U•U/R
Utilizzare un resistore di limitazione la cui dissipazione di potenza superi il valore calcolato.
Esempio:
È presente un LED con una caduta di tensione ai capi di 1,7 V con una corrente nominale di 20 mA. Deve essere collegato a un circuito a 12 V.
La caduta di tensione attraverso il resistore di limitazione è:
U = 12 - 1,7 = 10,3 V
Resistenza del resistore:
R \u003d 10,3 / 0,02 \u003d 515 ohm.
Il valore più alto più vicino nell'intervallo standard è 560 ohm. Con questo valore la diminuzione della corrente rispetto al valore impostato è leggermente inferiore al 10%, quindi non è necessario assumere un valore maggiore.
Potenza dissipata in watt:
P = 10,3•10,3/560 = 0,19 W
Pertanto, per questo circuito, è possibile utilizzare un elemento con una potenza di dissipazione consentita di 0,25 W.
Collegamento della striscia LED
Le strisce LED sono disponibili per diverse tensioni di alimentazione. Sul nastro c'è un circuito di diodi collegati in serie. Il numero di diodi e la resistenza dei resistori di limitazione dipendono dalla tensione di alimentazione del nastro.
I tipi più comuni di strisce LED sono progettati per essere collegati a un circuito a 12 V. Anche qui è possibile utilizzare un valore di tensione più elevato per il funzionamento. Per il corretto calcolo dei resistori, è necessario conoscere la corrente che scorre attraverso una singola sezione del nastro.
Un aumento della lunghezza del nastro provoca un aumento proporzionale della corrente, poiché le sezioni minime sono collegate tecnologicamente in parallelo. Ad esempio, se la lunghezza minima di un segmento è 50 cm, un nastro di 5 m su 10 di questi segmenti avrà un aumento di 10 volte del consumo di corrente.
Articoli simili:
