הפרמטר העיקרי המשפיע על עמידות ה-LED הוא הזרם החשמלי, שערכו סטנדרטי בקפדנות עבור כל סוג של אלמנט LED. אחת הדרכים הנפוצות להגביל את הזרם המרבי היא להשתמש בנגד מגביל. ניתן לחשב את הנגד עבור LED ללא שימוש בחישובים מורכבים המבוססים על חוק אוהם, תוך שימוש בערכים הטכניים של פרמטרי הדיודה והמתח במעגל המיתוג.
תוֹכֶן
תכונות של הפעלת LED
עם זאת, עובדים על אותו עיקרון כמו דיודות מיישרים, לאלמנטים פולטי אור יש מאפיינים ייחודיים. החשובים שבהם הם:
- רגישות שלילית ביותר למתח קוטביות הפוכה. LED המחובר למעגל עם קוטביות שגויה נכשל כמעט באופן מיידי.
- טווח צר של זרם הפעלה מותר דרך צומת p-n.
- תלות של התנגדות מעבר בטמפרטורה, האופיינית לרוב האלמנטים המוליכים למחצה.
יש לדון ביתר פירוט על הנקודה האחרונה, שכן היא העיקרית לחישוב הנגד להרווה. התיעוד של האלמנטים המקרינים מציין את הטווח המותר של הזרם המדורג, שבו הם נשארים פעילים ומספקים את מאפייני הקרינה שצוינו. הקטנת הערך אינה קטלנית, אך מובילה לירידה מסוימת בבהירות. החל מערך גבול מסוים, מעבר הזרם דרך המעבר נעצר, והזוהר ייעדר.
חריגה מהזרם תחילה מובילה לעלייה בבהירות הזוהר, אך חיי השירות מצטמצמים בחדות. עלייה נוספת מובילה לכישלון האלמנט. לפיכך, בחירת נגדי LED שואפת להגביל את הזרם המרבי המותר בתנאים הגרועים ביותר.
המתח בצומת מוליכים למחצה מוגבל על ידי התהליכים הפיזיקליים עליו והוא בטווח צר של כ-1-2 V. דיודות פולטות אור 12 וולט, המותקנות לרוב על מכוניות, עשויות להכיל שרשרת של אלמנטים המחוברים בסדרה או מגבילה. מעגל כלול בתכנון.
למה אתה צריך נגד עבור LED
שימוש בנגדים מגבילים בעת הפעלת נוריות LED הוא, אמנם לא היעיל ביותר, אך הפתרון הקל והזול ביותר להגבלת הזרם בגבולות המקובלים. פתרונות מעגלים המאפשרים לייצב את הזרם במעגל הפולט בדיוק גבוה הם די קשים לחזרה, ולמוכנים יש עלות גבוהה.
השימוש בנגדים מאפשר לבצע תאורה ותאורה אחורית לבד. העיקר במקרה זה הוא היכולת להשתמש במכשירי מדידה וכישורי הלחמה מינימליים. מגביל מתוכנן היטב, תוך התחשבות בסובלנות אפשרית ובתנודות טמפרטורה, מסוגל להבטיח את תפקודם הרגיל של נוריות ה-LED במהלך כל חיי השירות המוצהרים בעלות מינימלית.
חיבור מקביל וטורי של נוריות
על מנת לשלב את הפרמטרים של מעגלי הכוח ואת המאפיינים של נוריות, חיבור טורי ומקביל של מספר אלמנטים נפוץ. לכל סוג חיבור יש גם יתרונות וגם חסרונות.
חיבור מקביל
היתרון של חיבור כזה הוא השימוש במגביל אחד בלבד עבור המעגל כולו. יש לציין כי יתרון זה הוא היחיד, ולכן, כמעט אף פעם לא נמצא קשר מקביל, למעט מוצרים תעשייתיים בדרגה נמוכה. החסרונות הם:
- פיזור הכוח על האלמנט המגביל גדל ביחס למספר הנוריות המחוברות במקביל.
- פיזור הפרמטרים של האלמנטים מוביל לפיזור לא אחיד של זרמים.
- שחיקה של אחד מהפולטים מובילה לכשל דמוי מפולת של כל האחרים עקב עלייה במפל המתח על פני הקבוצה המחוברת במקביל.
החיבור מגדיל במידת מה את המאפיינים התפעוליים, כאשר הזרם דרך כל אלמנט מקרין מוגבל על ידי נגד נפרד. ליתר דיוק, זהו חיבור מקביל של מעגלים בודדים המורכבים מנורות LED עם נגדים מגבילים.היתרון העיקרי הוא אמינות רבה יותר, שכן כישלון של אלמנט אחד או יותר אינו משפיע בשום אופן על פעולתם של האחרים.
החיסרון הוא העובדה שבשל התפשטות פרמטרי LED והסובלנות הטכנולוגית לערך ההתנגדות, בהירות הזוהר של אלמנטים בודדים יכולה להשתנות מאוד. תוכנית כזו מכילה מספר רב של רכיבי רדיו.
חיבור מקביל עם מגבילים בודדים מוצא שימוש במעגלי מתח נמוך, החל ממינימום, מוגבל על ידי ירידת המתח בצומת p-n.
חיבור סדרה
החיבור הסדרתי של אלמנטים מקרינים הפך לנפוץ ביותר, שכן היתרון הבלתי מעורער של מעגל סדרתי הוא השוויון המוחלט של הזרם העובר בכל אלמנט. מכיוון שהזרם דרך הנגד המגביל היחיד ודרך הדיודה זהה, פיזור ההספק יהיה מינימלי.
חיסרון משמעותי הוא שכשל של לפחות אחד מהאלמנטים יוביל לאי הפעלה של השרשרת כולה. עבור חיבור סדרתי, נדרש מתח מוגבר, שהערך המינימלי שלו גדל ביחס למספר האלמנטים הכלולים.
הכללה מעורבת
השימוש במספר רב של פולטים אפשרי בעת ביצוע חיבור מעורב, כאשר נעשה שימוש במספר שרשראות המחוברות במקביל, וחיבור סדרתי של נגד מגביל אחד ומספר נוריות לד.
שחיקה של אחד האלמנטים תוביל לאי-הפעלה של מעגל אחד בלבד בו מותקן אלמנט זה.השאר יתפקדו כמו שצריך.
נוסחאות חישוב נגדים
חישוב התנגדות הנגד עבור נוריות LED מבוסס על חוק אוהם. הפרמטרים הראשוניים לאופן חישוב הנגד עבור הנורית הם:
- מתח מעגל;
- זרם הפעלה של ה-LED;
- נפילת מתח על פני הדיודה הפולטת (מתח אספקת LED).
ערך ההתנגדות נקבע מהביטוי:
R = U/I
כאשר U הוא נפילת המתח על פני הנגד ו-I הוא הזרם קדימה דרך הנורית.
מפל המתח של ה-LED נקבע מהביטוי:
U \u003d Upit - Usv,
כאשר Upit הוא מתח המעגל, ו-Usv הוא מפל המתח של לוחית השם על פני הדיודה המקרינה.
חישוב לד לנגד נותן ערך התנגדות שלא יהיה בטווח הערכים הסטנדרטי. אתה צריך לקחת נגד עם התנגדות הקרובה ביותר לערך המחושב בצד הגדול יותר. זה לוקח בחשבון את העלייה האפשרית במתח. עדיף לקחת את הערך הבא בסדרת ההתנגדויות. זה יפחית במידת מה את הזרם דרך הדיודה ויקטין את בהירות הזוהר, אך במקביל, כל שינוי בגודל מתח האספקה והתנגדות הדיודה (לדוגמה, כאשר הטמפרטורה משתנה) מפולס.
לפני בחירת ערך התנגדות, עליך להעריך את הירידה האפשרית בזרם ובבהירות בהשוואה לזו שצוינה בנוסחה:
(R — Rst)R•100%
אם הערך שהושג הוא פחות מ-5%, אז אתה צריך לקחת התנגדות גדולה יותר, אם מ-5 עד 10%, אז אתה יכול להגביל את עצמך לקטנה יותר.
פרמטר חשוב לא פחות המשפיע על אמינות הפעולה הוא פיזור ההספק של האלמנט המגביל את הזרם. הזרם העובר דרך קטע עם התנגדות גורם לו להתחמם.כדי לקבוע את הכוח שיתפזר, השתמש בנוסחה:
P = U•U/R
השתמש בנגד מגביל שפיזור ההספק שלו יעלה על הערך המחושב.
דוגמא:
יש נורית עם מפל מתח של 1.7 וולט עם זרם נומינלי של 20 mA. זה חייב להיות מחובר למעגל 12 V.
נפילת המתח על הנגד המגביל היא:
U = 12 - 1.7 = 10.3 V
התנגדות נגד:
R \u003d 10.3 / 0.02 \u003d 515 אוהם.
הערך הגבוה הקרוב ביותר בטווח הסטנדרטי הוא 560 אוהם. עם ערך זה, הירידה בזרם בהשוואה לערך שנקבע היא מעט פחות מ-10%, כך שאין צורך לקחת ערך גדול יותר.
כוח מפוזר בוואטים:
P = 10.3•10.3/560 = 0.19 W
לפיכך, עבור מעגל זה, אתה יכול להשתמש באלמנט עם כוח פיזור מותר של 0.25 W.
חיבור פס הלד
פסי LED זמינים עבור מתחי אספקה שונים. על הקלטת יש מעגל של דיודות המחוברות בסדרה. מספר הדיודות וההתנגדות של הנגדים המגבילים תלויים במתח האספקה של הקלטת.
הסוגים הנפוצים ביותר של פסי לד מתוכננים לחיבור למעגל 12 V. שימוש בערך מתח גבוה יותר לתפעול אפשרי גם כאן. לחישוב נכון של נגדים, יש צורך לדעת את הזרם הזורם דרך קטע בודד של הקלטת.
עלייה באורך הקלטת גורמת לעלייה פרופורציונלית בזרם, שכן הקטעים המינימליים מחוברים טכנולוגית במקביל. לדוגמה, אם האורך המינימלי של קטע הוא 50 ס"מ, אז סרט 5 מ' מתוך 10 קטעים כאלה יגדל פי 10 בצריכת הזרם.
מאמרים דומים:
