El parámetro principal que afecta la durabilidad del LED es la corriente eléctrica, cuyo valor está estrictamente estandarizado para cada tipo de elemento LED. Una forma común de limitar la corriente máxima es usar una resistencia limitadora. La resistencia para el LED se puede calcular sin el uso de cálculos complejos basados en la ley de Ohm, utilizando los valores técnicos de los parámetros del diodo y el voltaje en el circuito de conmutación.
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Características de encender el LED.
Sin embargo, al trabajar con el mismo principio que los diodos rectificadores, los elementos emisores de luz tienen características distintivas. Los más importantes son:
- Sensibilidad extremadamente negativa al voltaje de polaridad inversa. Un LED conectado al circuito con la polaridad incorrecta falla casi instantáneamente.
- Rango estrecho de corriente operativa permisible a través de la unión p-n.
- Dependencia de la resistencia de transición de la temperatura, que es típica para la mayoría de los elementos semiconductores.
El último punto debe discutirse con más detalle, ya que es el principal para calcular la resistencia de extinción. La documentación de los elementos radiantes indica el rango permisible de la corriente nominal, en el que permanecen operativos y proporcionan las características de radiación especificadas. Subestimar el valor no es fatal, pero conduce a una disminución en el brillo. A partir de un cierto valor límite, el paso de corriente a través de la transición se detiene y el brillo estará ausente.
Superar la corriente primero conduce a un aumento en el brillo del resplandor, pero la vida útil se reduce considerablemente. Un mayor aumento conduce a la falla del elemento. Por lo tanto, la selección de la resistencia LED tiene como objetivo limitar la corriente máxima permitida en las peores condiciones.
El voltaje en una unión de semiconductores está limitado por los procesos físicos en él y está en un rango estrecho de aproximadamente 1-2 V. Los diodos emisores de luz de 12 voltios, a menudo instalados en automóviles, pueden contener una cadena de elementos conectados en serie o un limitador. Circuito incluido en el diseño.
¿Por qué necesitas una resistencia para el LED?
El uso de resistencias limitadoras al encender los LED es, aunque no es la solución más efectiva, pero sí la más fácil y económica para limitar la corriente dentro de límites aceptables. Las soluciones de circuito que le permiten estabilizar la corriente en el circuito emisor con alta precisión son bastante difíciles de repetir, y las listas para usar tienen un alto costo.
El uso de resistencias le permite realizar la iluminación y la retroiluminación por su cuenta. Lo principal en este caso es la capacidad de usar instrumentos de medición y habilidades mínimas de soldadura. Un limitador bien diseñado, teniendo en cuenta las posibles tolerancias y fluctuaciones de temperatura, puede garantizar el funcionamiento normal de los LED durante toda la vida útil declarada a un costo mínimo.
Conexión en paralelo y en serie de LED
Para combinar los parámetros de los circuitos de potencia y las características de los LED, está muy extendida la conexión en serie y en paralelo de varios elementos. Cada tipo de conexión tiene ventajas y desventajas.
Coneccion paralela
La ventaja de tal conexión es el uso de un solo limitador para todo el circuito. Cabe señalar que esta ventaja es la única, por lo tanto, prácticamente nunca se encuentra una conexión en paralelo, con la excepción de productos industriales de baja calidad. Las desventajas son:
- La disipación de potencia en el elemento limitador aumenta en proporción al número de LED conectados en paralelo.
- La dispersión de los parámetros de los elementos conduce a una distribución desigual de las corrientes.
- El quemado de uno de los emisores provoca una falla similar a una avalancha de todos los demás debido a un aumento en la caída de voltaje en el grupo conectado en paralelo.
La conexión aumenta un poco las propiedades operativas, donde la corriente a través de cada elemento radiante está limitada por una resistencia separada. Más precisamente, es una conexión en paralelo de circuitos individuales que consisten en LED con resistencias limitadoras.La principal ventaja es una mayor fiabilidad, ya que el fallo de uno o varios elementos no afecta en modo alguno al funcionamiento de los demás.
La desventaja es el hecho de que, debido a la dispersión de los parámetros LED y la tolerancia tecnológica para el valor de la resistencia, el brillo de la luz de los elementos individuales puede variar mucho. Tal esquema contiene una gran cantidad de elementos de radio.
La conexión en paralelo con limitadores individuales encuentra uso en circuitos de baja tensión, comenzando con un mínimo, limitado por la caída de tensión en la unión p-n.
Conexión en serie
La conexión en serie de elementos radiantes se ha convertido en la más extendida, ya que la ventaja indudable de un circuito en serie es la igualdad absoluta de la corriente que pasa por cada elemento. Dado que la corriente a través de la resistencia limitadora única y a través del diodo es la misma, la disipación de energía será mínima.
Un inconveniente importante es que la falla de al menos uno de los elementos conducirá a la inoperancia de toda la cadena. Para una conexión en serie, se requiere un aumento de voltaje, cuyo valor mínimo aumenta en proporción al número de elementos incluidos.
inclusión mixta
El uso de una gran cantidad de emisores es posible cuando se realiza una conexión mixta, cuando se usan varias cadenas conectadas en paralelo y una conexión en serie de una resistencia limitadora y varios LED.
El quemado de uno de los elementos provocará la inoperancia de un solo circuito en el que esté instalado este elemento.El resto funcionará correctamente.
Fórmulas de cálculo de resistencia
El cálculo de la resistencia de los LED se basa en la ley de Ohm. Los parámetros iniciales sobre cómo calcular la resistencia para el LED son:
- voltaje del circuito;
- corriente de funcionamiento del LED;
- caída de tensión en el diodo emisor (tensión de alimentación del LED).
El valor de la resistencia se determina a partir de la expresión:
R = U/I
donde U es la caída de voltaje a través de la resistencia e I es la corriente directa a través del LED.
La caída de tensión del LED se determina a partir de la expresión:
U \u003d Upit-Usv,
donde Upit es el voltaje del circuito y Usv es la caída de voltaje de la placa de identificación a través del diodo radiante.
Calcular un LED para una resistencia da un valor de resistencia que no estará en el rango estándar de valores. Debe tomar una resistencia con una resistencia más cercana al valor calculado en el lado más grande. Esto tiene en cuenta el posible aumento de tensión. Es mejor tomar el siguiente valor en la serie de resistencias. Esto reducirá un poco la corriente a través del diodo y reducirá el brillo del resplandor, pero al mismo tiempo, cualquier cambio en la magnitud del voltaje de suministro y la resistencia del diodo (por ejemplo, cuando cambia la temperatura) se nivela.
Antes de elegir un valor de resistencia, debe evaluar la posible disminución de la corriente y el brillo en comparación con lo especificado por la fórmula:
(R — Primera)R•100%
Si el valor obtenido es inferior al 5%, entonces debe tomar una resistencia mayor, si es del 5 al 10%, puede limitarse a una más pequeña.
Un parámetro igualmente importante que afecta la confiabilidad de la operación es la disipación de energía del elemento limitador de corriente. La corriente que pasa por una sección con resistencia hace que se caliente.Para determinar la potencia que se disipará, utilice la fórmula:
P = U•U/R
Utilice una resistencia limitadora cuya disipación de potencia supere el valor calculado.
Ejemplo:
Hay un LED con una caída de voltaje de 1.7 V con una corriente nominal de 20 mA. Debe estar conectado a un circuito de 12 V.
La caída de voltaje a través de la resistencia limitadora es:
U = 12 - 1,7 = 10,3 V
Resistencia de resistencia:
R \u003d 10.3 / 0.02 \u003d 515 ohmios.
El valor más alto más cercano en el rango estándar es 560 ohmios. Con este valor, la disminución de la corriente con respecto al valor establecido es ligeramente inferior al 10%, por lo que no es necesario tomar un valor mayor.
Potencia disipada en vatios:
P = 10,3•10,3/560 = 0,19 W
Así, para este circuito se puede utilizar un elemento con una potencia de disipación admisible de 0,25 W.
Conexión de la tira de LED
Las tiras de LED están disponibles para diferentes voltajes de suministro. En la cinta hay un circuito de diodos conectados en serie. El número de diodos y la resistencia de las resistencias limitadoras dependen de la tensión de alimentación de la cinta.
Los tipos más comunes de tiras de LED están diseñados para conectarse a un circuito de 12 V. Aquí también es posible usar un valor de voltaje más alto para la operación. Para el cálculo correcto de las resistencias, es necesario conocer la corriente que circula por una sola sección de la cinta.
Un aumento en la longitud de la cinta provoca un aumento proporcional en la corriente, ya que las secciones mínimas están tecnológicamente conectadas en paralelo. Por ejemplo, si la longitud mínima de un segmento es de 50 cm, entonces una cinta de 5 m de 10 de esos segmentos tendrá un aumento de 10 veces en el consumo de corriente.
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