จะคำนวณตัวต้านทานสำหรับ LED ได้อย่างไร?

พารามิเตอร์หลักที่ส่งผลต่อความทนทานของ LED คือกระแสไฟฟ้า ซึ่งเป็นค่าที่ได้มาตรฐานสำหรับองค์ประกอบ LED แต่ละประเภทอย่างเคร่งครัด วิธีหนึ่งที่ใช้กันทั่วไปในการจำกัดกระแสสูงสุดคือการใช้ตัวต้านทานจำกัด ตัวต้านทานสำหรับ LED สามารถคำนวณได้โดยไม่ต้องใช้การคำนวณที่ซับซ้อนตามกฎของโอห์ม โดยใช้ค่าทางเทคนิคของพารามิเตอร์ไดโอดและแรงดันไฟฟ้าในวงจรสวิตชิ่ง

คุณสมบัติของการเปิด LED

การทำงานบนหลักการเดียวกันกับไดโอดเรียงกระแส แต่องค์ประกอบการเปล่งแสงมีคุณสมบัติที่โดดเด่น สิ่งที่สำคัญที่สุดคือ:

1. ความไวเชิงลบอย่างยิ่งต่อแรงดันขั้วย้อนกลับ LED ที่เชื่อมต่อกับวงจรที่มีขั้วผิดจะดับเกือบจะในทันที
2. ช่วงที่แคบของกระแสไฟทำงานที่อนุญาตผ่านทางแยก p-n
3. ความต้านทานการเปลี่ยนแปลงขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ซึ่งเป็นเรื่องปกติสำหรับองค์ประกอบเซมิคอนดักเตอร์ส่วนใหญ่

ประเด็นสุดท้ายควรกล่าวถึงในรายละเอียดมากขึ้น เนื่องจากเป็นจุดหลักในการคำนวณตัวต้านทานดับ เอกสารประกอบสำหรับองค์ประกอบการแผ่รังสีระบุช่วงที่อนุญาตของกระแสที่กำหนด ซึ่งพวกมันยังคงทำงานและให้ลักษณะการแผ่รังสีที่ระบุ การเข้าใจค่าไม่เป็นอันตรายถึงชีวิต แต่ทำให้ความสว่างลดลงบ้าง เริ่มจากค่าลิมิตที่กำหนด กระแสที่ไหลผ่านการเปลี่ยนแปลงจะหยุดลง และแสงจะหายไป

เกินปัจจุบันก่อนนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของความสว่างของแสง แต่อายุการใช้งานจะลดลงอย่างรวดเร็ว การเพิ่มขึ้นอีกนำไปสู่ความล้มเหลวขององค์ประกอบ ดังนั้นการเลือกตัวต้านทาน LED จึงมีจุดมุ่งหมายเพื่อจำกัดกระแสสูงสุดที่อนุญาตภายใต้สภาวะที่เลวร้ายที่สุด

แรงดันไฟฟ้าที่ทางแยกเซมิคอนดักเตอร์ถูกจำกัดโดยกระบวนการทางกายภาพของมันและอยู่ในช่วงแคบประมาณ 1-2 โวลต์ ไดโอดเปล่งแสง 12 โวลต์ซึ่งมักติดตั้งในรถยนต์อาจมีสายโซ่ขององค์ประกอบที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมหรือข้อจำกัด วงจรรวมอยู่ในการออกแบบ

ทำไมคุณถึงต้องการตัวต้านทานสำหรับ LED

การใช้ลิมิตตัวต้านทานเมื่อเปิดไฟ LED แม้ว่าจะไม่ใช่วิธีที่มีประสิทธิภาพสูงสุด แต่เป็นวิธีที่ง่ายที่สุดและถูกที่สุดในการจำกัดกระแสไฟให้อยู่ในขีดจำกัดที่ยอมรับได้ โซลูชันวงจรที่ช่วยให้คุณรักษาเสถียรภาพของกระแสในวงจรอีซีแอลด้วยความแม่นยำสูงนั้นค่อนข้างยากที่จะทำซ้ำและแบบสำเร็จรูปมีค่าใช้จ่ายสูง

การใช้ตัวต้านทานทำให้คุณสามารถให้แสงและแบ็คไลท์ได้ด้วยตัวเอง สิ่งสำคัญในกรณีนี้คือความสามารถในการใช้เครื่องมือวัดและทักษะการบัดกรีที่น้อยที่สุด ลิมิตเตอร์ที่ออกแบบมาอย่างดี โดยคำนึงถึงความคลาดเคลื่อนที่เป็นไปได้และความผันผวนของอุณหภูมิ สามารถตรวจสอบการทำงานปกติของ LED ได้ตลอดอายุการใช้งานที่ประกาศไว้ทั้งหมดด้วยต้นทุนที่ต่ำที่สุด

การเชื่อมต่อแบบขนานและแบบอนุกรมของ LEDs

เพื่อรวมพารามิเตอร์ของวงจรไฟฟ้าและลักษณะของไฟ LED การเชื่อมต่อแบบอนุกรมและแบบขนานขององค์ประกอบหลายอย่างจึงแพร่หลาย การเชื่อมต่อแต่ละประเภทมีทั้งข้อดีและข้อเสีย

การเชื่อมต่อแบบขนาน

ข้อดีของการเชื่อมต่อดังกล่าวคือการใช้ลิมิตเตอร์เพียงตัวเดียวสำหรับวงจรทั้งหมด ควรสังเกตว่าข้อได้เปรียบนี้เป็นเพียงข้อเดียว ดังนั้นจึงแทบไม่พบการเชื่อมต่อแบบขนาน ยกเว้นผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมคุณภาพต่ำ ข้อเสียคือ:

1. การกระจายพลังงานบนองค์ประกอบจำกัดจะเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนของจำนวน LED ที่เชื่อมต่อแบบขนาน
2. การกระจัดกระจายของพารามิเตอร์ขององค์ประกอบทำให้เกิดการกระจายกระแสไม่สม่ำเสมอ
3. ความเหนื่อยหน่ายของอีซีแอลตัวใดตัวหนึ่งทำให้เกิดความล้มเหลวเหมือนหิมะถล่มของตัวอื่น ๆ ทั้งหมดเนื่องจากการเพิ่มขึ้นของแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมกลุ่มที่เชื่อมต่อแบบขนาน

การเชื่อมต่อค่อนข้างเพิ่มคุณสมบัติการทำงาน โดยที่กระแสผ่านองค์ประกอบการแผ่รังสีแต่ละส่วนถูกจำกัดด้วยตัวต้านทานแยกต่างหาก ที่แม่นยำยิ่งขึ้นคือการเชื่อมต่อแบบขนานของแต่ละวงจรซึ่งประกอบด้วยไฟ LED ที่มีตัวต้านทานจำกัดข้อได้เปรียบหลักคือความน่าเชื่อถือที่มากขึ้น เนื่องจากความล้มเหลวขององค์ประกอบอย่างน้อยหนึ่งองค์ประกอบไม่ส่งผลกระทบต่อการทำงานขององค์ประกอบอื่นๆ ในทางใดทางหนึ่ง

ข้อเสียคือเนื่องจากการแพร่กระจายของพารามิเตอร์ LED และความทนทานทางเทคโนโลยีสำหรับค่าความต้านทาน ความสว่างของการเรืองแสงของแต่ละองค์ประกอบอาจแตกต่างกันอย่างมาก โครงการดังกล่าวประกอบด้วยองค์ประกอบวิทยุจำนวนมาก

การเชื่อมต่อแบบขนานกับลิมิตเตอร์แต่ละตัวพบการใช้งานในวงจรไฟฟ้าแรงต่ำ โดยเริ่มจากค่าต่ำสุด ถูกจำกัดด้วยแรงดันตกที่จุดต่อ p-n

การเชื่อมต่อซีรีส์

การเชื่อมต่อแบบอนุกรมขององค์ประกอบการแผ่รังสีได้กลายเป็นที่แพร่หลายที่สุด เนื่องจากข้อได้เปรียบที่ไม่อาจปฏิเสธได้ของวงจรอนุกรมคือความเท่าเทียมกันอย่างแท้จริงของกระแสที่ไหลผ่านแต่ละองค์ประกอบ เนื่องจากกระแสผ่านตัวต้านทานจำกัดตัวเดียวและผ่านไดโอดจะเท่ากัน การกระจายพลังงานจะน้อยที่สุด

ข้อเสียเปรียบที่สำคัญคือความล้มเหลวขององค์ประกอบอย่างน้อยหนึ่งรายการจะนำไปสู่การใช้งานไม่ได้ของห่วงโซ่ทั้งหมด สำหรับการเชื่อมต่อแบบอนุกรม ต้องใช้แรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น ซึ่งค่าต่ำสุดจะเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนของจำนวนองค์ประกอบที่รวมอยู่

รวมแบบผสม

การใช้ตัวปล่อยจำนวนมากเป็นไปได้เมื่อทำการเชื่อมต่อแบบผสม เมื่อใช้สายโซ่หลายสายที่เชื่อมต่อแบบขนาน และการเชื่อมต่อแบบอนุกรมของตัวต้านทานจำกัดหนึ่งตัวและ LED หลายตัว

ความเหนื่อยหน่ายขององค์ประกอบใดองค์ประกอบหนึ่งจะทำให้ไม่สามารถใช้งานวงจรเพียงวงจรเดียวที่ติดตั้งองค์ประกอบนี้ส่วนที่เหลือจะทำงานอย่างถูกต้อง

สูตรคำนวณตัวต้านทาน

การคำนวณความต้านทานตัวต้านทานสำหรับ LED เป็นไปตามกฎของโอห์ม พารามิเตอร์เริ่มต้นสำหรับการคำนวณตัวต้านทานสำหรับ LED คือ:

• แรงดันวงจร;
• กระแสไฟ LED;
• แรงดันตกคร่อมไดโอดเปล่งแสง (แรงดันไฟ LED)

ค่าความต้านทานถูกกำหนดจากนิพจน์:

R = U/I

โดยที่ U คือแรงดันตกคร่อมตัวต้านทาน และ I คือกระแสไปข้างหน้าผ่าน LED

แรงดันตกคร่อมของ LED พิจารณาจากนิพจน์:

U \u003d Upit - Usv,

โดยที่ Upit คือแรงดันไฟของวงจร และ Usv คือแรงดันตกคร่อมของแผ่นป้ายชื่อบนไดโอดแผ่รังสี

การคำนวณ LED สำหรับตัวต้านทานจะให้ค่าความต้านทานที่ไม่อยู่ในช่วงค่ามาตรฐาน คุณต้องใช้ตัวต้านทานที่มีความต้านทานใกล้เคียงกับค่าที่คำนวณได้จากด้านที่ใหญ่กว่า โดยคำนึงถึงการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าที่เป็นไปได้ ควรใช้ค่าต่อไปในชุดแนวต้าน สิ่งนี้จะลดกระแสผ่านไดโอดและลดความสว่างของแสงลงบ้าง แต่ในขณะเดียวกัน การเปลี่ยนแปลงใดๆ ในขนาดของแรงดันไฟของแหล่งจ่ายและความต้านทานของไดโอด (เช่น เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง) จะถูกปรับระดับ

ก่อนเลือกค่าความต้านทาน คุณควรประเมินการลดลงที่เป็นไปได้ของกระแสและความสว่างเมื่อเปรียบเทียบกับค่าที่ระบุในสูตร:

(R — Rst)R•100%

หากค่าที่ได้รับน้อยกว่า 5% คุณต้องรับแนวต้านที่มากขึ้น หากจาก 5 ถึง 10% คุณสามารถจำกัดตัวเองให้มีค่าน้อยกว่าได้

พารามิเตอร์ที่สำคัญเท่าเทียมกันซึ่งส่งผลต่อความน่าเชื่อถือของการทำงานคือการกระจายพลังงานขององค์ประกอบจำกัดกระแส กระแสที่ไหลผ่านส่วนที่มีความต้านทานทำให้เกิดความร้อนขึ้นในการกำหนดกำลังที่จะกระจายใช้สูตร:

P = U•U/R

ใช้ตัวต้านทานจำกัดซึ่งการกระจายพลังงานจะเกินค่าที่คำนวณได้

ตัวอย่าง:

มี LED ที่มีแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมอยู่ที่ 1.7 V โดยมีกระแสไฟระบุ 20 mA ต้องต่อกับวงจร 12 V.

แรงดันตกคร่อมตัวต้านทานจำกัดคือ:

U = 12 - 1.7 = 10.3 V

ความต้านทานของตัวต้านทาน:

R \u003d 10.3 / 0.02 \u003d 515 โอห์ม

ค่าที่สูงกว่าที่ใกล้ที่สุดในช่วงมาตรฐานคือ 560 โอห์ม ด้วยค่านี้ กระแสที่ลดลงเมื่อเทียบกับค่าที่ตั้งไว้จะน้อยกว่า 10% เล็กน้อย ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องใช้ค่าที่มากขึ้น

กำลังไฟฟ้ากระจายเป็นวัตต์:

P = 10.3•10.3/560 = 0.19 W

ดังนั้น สำหรับวงจรนี้ คุณสามารถใช้องค์ประกอบที่มีกำลังการกระจายที่อนุญาต 0.25 W

การเชื่อมต่อแถบ LED

แถบ LED มีจำหน่ายสำหรับแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกัน บนเทปมีวงจรของไดโอดที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม จำนวนไดโอดและความต้านทานของตัวต้านทานจำกัดขึ้นอยู่กับแรงดันไฟของเทป

แถบ LED ทั่วไปส่วนใหญ่ได้รับการออกแบบให้เชื่อมต่อกับวงจร 12 V นอกจากนี้ยังสามารถใช้ค่าแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นสำหรับการทำงานได้ที่นี่ สำหรับการคำนวณตัวต้านทานที่ถูกต้อง จำเป็นต้องทราบกระแสที่ไหลผ่านเทปส่วนเดียว

ความยาวของเทปที่เพิ่มขึ้นทำให้กระแสเพิ่มขึ้นตามสัดส่วน เนื่องจากส่วนต่ำสุดมีการเชื่อมต่อทางเทคโนโลยีแบบขนาน ตัวอย่างเช่น หากความยาวขั้นต่ำของส่วนคือ 50 ซม. เทปยาว 5 ม. จาก 10 ส่วนดังกล่าวจะสิ้นเปลืองกระแสไฟเพิ่มขึ้น 10 เท่า

 

บทความที่คล้ายกัน: