Parameter utama yang mempengaruhi daya tahan LED adalah arus listrik, yang nilainya distandarisasi secara ketat untuk setiap jenis elemen LED. Salah satu cara umum untuk membatasi arus maksimum adalah dengan menggunakan resistor pembatas. Resistor untuk LED dapat dihitung tanpa menggunakan perhitungan rumit berdasarkan hukum Ohm, menggunakan nilai teknis parameter dioda dan tegangan di sirkuit switching.
Isi
Fitur menyalakan LED
Bekerja pada prinsip yang sama seperti dioda penyearah, elemen pemancar cahaya, bagaimanapun, memiliki ciri khas. Yang paling penting adalah:
- Sensitivitas yang sangat negatif terhadap tegangan polaritas terbalik. LED yang terhubung ke sirkuit dengan polaritas yang salah hampir mati seketika.
- Rentang sempit arus operasi yang diizinkan melalui sambungan p-n.
- Ketergantungan resistansi transisi pada suhu, yang khas untuk sebagian besar elemen semikonduktor.
Poin terakhir harus dibahas secara lebih rinci, karena ini adalah poin utama untuk menghitung resistor pendinginan. Dokumentasi untuk elemen radiasi menunjukkan kisaran yang diizinkan dari arus pengenal, di mana mereka tetap beroperasi dan memberikan karakteristik radiasi yang ditentukan. Mengecilkan nilainya tidak fatal, tetapi menyebabkan beberapa penurunan kecerahan. Mulai dari nilai batas tertentu, aliran arus melalui transisi berhenti, dan pancaran akan hilang.
Melebihi arus pertama menyebabkan peningkatan kecerahan cahaya, tetapi masa pakai berkurang tajam. Peningkatan lebih lanjut menyebabkan kegagalan elemen. Dengan demikian, pemilihan resistor LED bertujuan untuk membatasi arus maksimum yang diizinkan dalam kondisi terburuk.
Tegangan di persimpangan semikonduktor dibatasi oleh proses fisik di atasnya dan berada dalam kisaran sempit sekitar 1-2 V. Dioda pemancar cahaya 12 Volt, sering dipasang pada mobil, dapat berisi rantai elemen yang terhubung seri atau pembatas sirkuit yang termasuk dalam desain.
Mengapa Anda membutuhkan resistor untuk LED
Menggunakan resistor pembatas saat menyalakan LED, meskipun bukan yang paling efektif, tetapi solusi termudah dan termurah untuk membatasi arus dalam batas yang dapat diterima. Solusi sirkuit yang memungkinkan Anda untuk menstabilkan arus di sirkuit emitor dengan akurasi tinggi cukup sulit untuk diulang, dan yang sudah jadi memiliki biaya tinggi.
Penggunaan resistor memungkinkan Anda untuk melakukan pencahayaan dan backlighting sendiri. Hal utama dalam hal ini adalah kemampuan menggunakan alat ukur dan keterampilan menyolder yang minimal. Pembatas yang dirancang dengan baik, dengan mempertimbangkan kemungkinan toleransi dan fluktuasi suhu, dapat memastikan fungsi normal LED selama seluruh masa pakai yang dinyatakan dengan biaya minimal.
Koneksi paralel dan serial LED
Untuk menggabungkan parameter sirkuit daya dan karakteristik LED, koneksi serial dan paralel dari beberapa elemen tersebar luas. Setiap jenis koneksi memiliki kelebihan dan kekurangan.
Koneksi paralel
Keuntungan dari koneksi semacam itu adalah penggunaan hanya satu pembatas untuk seluruh rangkaian. Perlu dicatat bahwa keunggulan ini adalah satu-satunya, oleh karena itu, koneksi paralel praktis tidak pernah ditemukan, dengan pengecualian produk industri tingkat rendah. Kerugiannya adalah:
- Disipasi daya pada elemen pembatas meningkat sebanding dengan jumlah LED yang terhubung secara paralel.
- Penyebaran parameter elemen menyebabkan distribusi arus yang tidak merata.
- Burnout dari salah satu emitor menyebabkan kegagalan seperti longsoran dari semua yang lain karena peningkatan penurunan tegangan di grup yang terhubung secara paralel.
Sambungan agak meningkatkan sifat operasional, di mana arus yang melalui setiap elemen yang memancar dibatasi oleh resistor terpisah. Lebih tepatnya, ini adalah koneksi paralel dari sirkuit individu yang terdiri dari LED dengan resistor pembatas.Keuntungan utama adalah keandalan yang lebih besar, karena kegagalan satu atau lebih elemen sama sekali tidak memengaruhi pengoperasian elemen lainnya.
Kerugiannya adalah kenyataan bahwa karena penyebaran parameter LED dan toleransi teknologi untuk nilai resistansi, kecerahan pancaran elemen individu dapat sangat bervariasi. Skema semacam itu mengandung sejumlah besar elemen radio.
Sambungan paralel dengan pembatas individual digunakan dalam rangkaian tegangan rendah, dimulai dengan minimum, dibatasi oleh jatuh tegangan pada sambungan p-n.
Koneksi seri
Sambungan seri elemen yang memancar telah menjadi yang paling luas, karena keuntungan yang tidak diragukan dari rangkaian seri adalah persamaan absolut dari arus yang melewati setiap elemen. Karena arus yang melalui resistor pembatas tunggal dan melalui dioda adalah sama, maka disipasi daya akan minimal.
Kelemahan yang signifikan adalah bahwa kegagalan setidaknya salah satu elemen akan menyebabkan tidak dapat beroperasinya seluruh rantai. Untuk sambungan seri, diperlukan peningkatan tegangan, nilai minimum yang meningkat sebanding dengan jumlah elemen yang disertakan.
inklusi campuran
Penggunaan sejumlah besar emitor dimungkinkan saat melakukan koneksi campuran, ketika beberapa rantai yang terhubung secara paralel digunakan, dan koneksi seri dari satu resistor pembatas dan beberapa LED.
Burnout salah satu elemen akan menyebabkan tidak dapat beroperasinya hanya satu sirkuit di mana elemen ini dipasang.Sisanya akan berfungsi dengan baik.
Rumus perhitungan resistor
Perhitungan resistansi resistor untuk LED didasarkan pada hukum Ohm. Parameter awal cara menghitung resistor untuk LED adalah:
- tegangan sirkuit;
- arus operasi LED;
- penurunan tegangan melintasi dioda pemancar (tegangan suplai LED).
Nilai resistansi ditentukan dari ekspresi:
R = U/I
di mana U adalah penurunan tegangan pada resistor dan I adalah arus maju melalui LED.
Penurunan tegangan LED ditentukan dari ekspresi:
U \u003d Upit - Usv,
di mana Upit adalah tegangan rangkaian, dan Usv adalah penurunan tegangan pelat nama pada dioda pemancar.
Menghitung LED untuk resistor memberikan nilai resistansi yang tidak akan berada dalam kisaran nilai standar. Anda perlu mengambil resistor dengan resistansi yang paling dekat dengan nilai yang dihitung di sisi yang lebih besar. Ini memperhitungkan kemungkinan peningkatan tegangan. Lebih baik untuk mengambil nilai berikutnya dalam rangkaian resistensi. Ini agak akan mengurangi arus melalui dioda dan mengurangi kecerahan cahaya, tetapi pada saat yang sama, setiap perubahan dalam besarnya tegangan suplai dan resistansi dioda (misalnya, ketika suhu berubah) diratakan.
Sebelum memilih nilai resistansi, Anda harus mengevaluasi kemungkinan penurunan arus dan kecerahan dibandingkan dengan yang ditentukan oleh rumus:
(R — Rst)R•100%
Jika nilai yang diperoleh kurang dari 5%, maka Anda perlu mengambil resistansi yang lebih besar, jika dari 5 hingga 10%, maka Anda dapat membatasi diri Anda ke yang lebih kecil.
Parameter yang sama pentingnya yang mempengaruhi keandalan operasi adalah disipasi daya elemen pembatas arus. Arus yang melewati suatu bagian dengan hambatan menyebabkannya memanas.Untuk menentukan daya yang akan dihamburkan, gunakan rumus:
P = U•U/R
Gunakan resistor pembatas yang disipasi dayanya akan melebihi nilai yang dihitung.
Contoh:
Ada sebuah LED dengan tegangan jatuh di atasnya sebesar 1,7 V dengan arus nominal 20 mA. Itu harus terhubung ke sirkuit 12 V.
Jatuh tegangan pada resistor pembatas adalah:
U = 12 - 1,7 = 10,3 V
Resistansi resistor:
R \u003d 10,3 / 0,02 \u003d 515 ohm.
Nilai lebih tinggi terdekat dalam kisaran standar adalah 560 ohm. Dengan nilai ini, penurunan arus dibandingkan dengan nilai yang ditetapkan sedikit kurang dari 10%, sehingga tidak perlu mengambil nilai yang lebih besar.
Daya yang hilang dalam watt:
P = 10,3•10,3/560 = 0,19 W
Jadi, untuk rangkaian ini, Anda dapat menggunakan elemen dengan daya disipasi yang diizinkan sebesar 0,25 W.
Menghubungkan strip LED
Strip LED tersedia untuk tegangan suplai yang berbeda. Pada pita itu ada rangkaian dioda yang terhubung seri. Jumlah dioda dan resistansi resistor pembatas bergantung pada tegangan suplai pita.
Jenis strip LED yang paling umum dirancang untuk dihubungkan ke sirkuit 12 V. Menggunakan nilai tegangan yang lebih tinggi untuk pengoperasian juga dimungkinkan di sini. Untuk perhitungan resistor yang benar, perlu diketahui arus yang mengalir melalui satu bagian pita.
Peningkatan panjang pita menyebabkan peningkatan arus yang proporsional, karena bagian minimum secara teknologi terhubung secara paralel. Misalnya, jika panjang minimum suatu segmen adalah 50 cm, maka pita 5 m dari 10 segmen tersebut akan memiliki peningkatan konsumsi arus 10 kali lipat.
Artikel serupa:
