Πότε και γιατί τα LED απαιτούν αντιστάσεις περιορισμού ρεύματος;

Εάν εργάζεστε σε οποιοδήποτε κύκλωμα που σχετίζεται-με LED, μπορεί να έχετε δει συμβουλές ή ειδοποιήσεις να χρησιμοποιείτε πάντα μια αντίσταση περιορισμού ρεύματος.
Από τον αρχάριο τύπο DIY μέχρι εκείνους που σχεδιάζουν και κατασκευάζουνΦωτισμός LEDκυκλώματα, δημιουργήσαμε αυτόν τον οδηγό για να βοηθήσουμε όλους να κατανοήσουν πλήρως πότε, γιατί και πώς να επιλέξουν την κατάλληλη αντίσταση περιορισμού ρεύματος.

Ο σχεδιασμός ενός κυκλώματος γύρω από παθητικά στοιχεία ημιαγωγών όπως τα LED απαιτεί γνώση της καμπύλης I-V (ρεύμα έναντι τάσης), όπως συμβαίνει με οποιοδήποτε άλλο τέτοιο εξάρτημα.
Φυσικά, έναLEDείναι βασικά μια δίοδος με μη-γραμμική καμπύλη I-V. Με άλλα λόγια, η συσχέτιση μεταξύ της τάσης εισόδου και του ρεύματος εισόδου δεν ακολουθεί γραμμική διαδρομή.
Για παράδειγμα, θεωρήστε το μπροστινό ρεύμα στα 2,7 V-περίπου 20 mA. Η αύξηση της τάσης στα 2,8 V κατά 0,1 V προκαλεί αύξηση του μπροστινού ρεύματος κατά περίπου 30 mA σε 50 mA. Το μπροστινό ρεύμα αυξάνεται κατά 35 mA στα 85 mA εάν το αυξήσουμε στη συνέχεια στα 2,9 V κατά άλλα 0,1 V.
Ο ρυθμός αύξησης του μπροστινού ρεύματος αυξάνεται επίσης καθώς αυξάνεται η τάση. Μικρές διακυμάνσεις της τάσης προς τα εμπρός μπορεί να οδηγήσουν σε εξαιρετικά μεγάλες διακυμάνσεις του μπροστινού ρεύματος.
Έτσι, οι οδηγοί LED σταθερού ρεύματος είναι ο καλύτερος τρόπος για να οδηγήσετε τα LED αφού λειτουργούν με ένα ρεύμα και αλλάζουν την τάση εξόδου τους για να ταιριάζουν με αυτό, εξασφαλίζοντας επομένως τη σταθερότητα του ρεύματος προς τα εμπρός. Δεν απαιτείται αντίσταση περιορισμού ρεύματος στην είσοδο σταθερού ρεύματος.
Εάν χρησιμοποιείτε πηγές ισχύος σταθερής τάσης, τι πρέπει να κάνετε;
Από την άλλη πλευρά, οι πηγές ισχύος σταθερού ρεύματος είναι συχνά πιο δαπανηρές και λιγότερο προσαρμόσιμες. Σχεδόν όλα τα προϊόντα ταινίας LED και άλλες μονάδες λειτουργούν με σταθερή τάση εισόδου.
Σταθερά στο επίπεδο τάσης εξόδου τους, τα τροφοδοτικά σταθερής τάσης μπορούν να δημιουργήσουν οποιονδήποτε βαθμό ρεύματος εξόδου μεταξύ 0 mA και το ονομαστικό μέγιστο, το οποίο μπορεί να είναι πολύ πάνω από το ονομαστικό μέγιστο για τα LED και το σύστημα LED.
Ωστόσο, όπως σημειώσαμε προηγουμένως, οι είσοδοι ισχύος σταθερής τάσης απαιτούν περισσότερες τροποποιήσεις για να χρησιμοποιούνται με ασφάλεια με συστήματα LED λόγω της μη γραμμικής σύνδεσης μεταξύ της μπροστινής και της μπροστινής τάσης, για τους ακόλουθους λόγους:
Η τάση προς τα εμπρός LED δεν αντιστοιχεί πάντα σε αυτήν του επιπέδου τάσης τροφοδοσίας. Για παράδειγμα, ανάλογα με την ίδια προδιαγραφή LED όπως παραπάνω, εάν έχετε τροφοδοσία σταθερής τάσης 3,0 V, το ρεύμα προς τα εμπρός θα περιοριστεί επίσης στα 135 mA.
Χρησιμοποιώντας την ίδια πηγή τροφοδοσίας, τι γίνεται αν θέλουμε να λειτουργήσουμε τοLEDστα 20 mA; Το LED θα απαιτεί μόνο 2,7 V, όχι 3,0 V. Όμως, δεδομένου ότι οι περισσότερες μονάδες τροφοδοσίας δεν έχουν επιλογή μεταβλητής τάσης εξόδου, η μονάδα τροφοδοσίας από μόνη της δεν μπορεί να παράγει 2,7 V στο LED.

Η λύση είναι να βάλετε μια αντίσταση σε σειρά με το LED και να την αφήσετε να "πέσει" την τάση στο LED κατά 0,3 V.
Πώς μπορούμε να προσδιορίσουμε την τιμή της αντίστασης; Χρησιμοποιώντας τον νόμο του Ohm, που λέει V=IR, αντικαθιστούμε το V με 0,3V (η πτώση τάσης) και το I με 0,02A (επιθυμητό ρεύμα προς τα εμπρός). Η επίλυση του R μας δίνει 15 Ohm.
Παρόμοιοι υπολογισμοί μπορούν να γίνουν ανεξάρτητα από τις εμπλεκόμενες τάσεις-για παράδειγμα,Λωρίδες LED 12V και 24V.
Οι διακυμάνσεις της τάσης προς τα εμπρός LED είναι αναπόφευκτες στις ρυθμίσεις μαζικής παραγωγής και οδηγούν σε πολλούς κάδους τάσης. Στην ιδανική περίπτωση, οι λυχνίες LED από κάθε κάδο τάσης έχουν διαφορετικό ζεύγος τιμής αντίστασης που υπολογίζεται για να εγγυάται την ίδια έλξη ρεύματος προς τα εμπρός, ανεξάρτητα από τον κάδο τάσης LED. Διαφορετικά, θα μπορούσαν να προκύψουν μεγαλύτερες διαφορές στην έλξη προς τα εμπρός ρεύματος-και συνεπώς στη φωτεινότητα-.
Κάθε μία από τις παραπάνω γραμμές υποδηλώνει έναν ξεχωριστό κάδο τάσης. Πρέπει να χρησιμοποιηθούν διαφορετικές απαιτήσεις αντίστασης για να ληφθούν διάφορες μπροστινές τάσεις που απαιτούνται για να φτάσουν τα ίδια 60 mA για όλους τους κάδους LED.

Όπως παρατηρήσαμε, τα LED εμφανίζουν μια μη γραμμική συσχέτιση μεταξύ του μπροστινού ρεύματος και της μπροστινής τάσης. Κατά συνέπεια, μια μικρή άνοδος της τάσης θα μπορούσε να προκαλέσει μεγάλη αύξηση του ρεύματος προς τα εμπρός, το οποίο θα μπορούσε να προκαλέσει υπερένταση και αστοχία της συσκευής.
Σε αντίθεση με τις δίοδοι, οι αντιστάσεις έχουν μια γραμμική σχέση μεταξύ της μπροστινής τάσης και του μπροστινού ρεύματος (όπως υποδεικνύεται από το νόμο του Ohm).
Έτσι, ανεξάρτητα από το επίπεδο τάσης, μια άνοδος της μπροστινής τάσης θα προκαλέσει την ίδια, αναλογική αύξηση του μπροστινού ρεύματος. Όταν περιλαμβάνεται σε ένα κύκλωμα LED, αυτό το χαρακτηριστικό των αντιστάσεων μπορεί να βοηθήσει στην αντιστάθμιση των συνεπειών μιας αυξανόμενης τάσης.

Μια μη σταθερή πηγή ενέργειας με αξιοσημείωτο θόρυβο ή κυματισμό είναι η πρώτη επιλογή. Εάν το τροφοδοτικό σταθερής τάσης παράγει μη σταθερό ρεύμα συνεχούς ρεύματος, η τάση προς τα εμπρός και η διακοπτόμενη ακίδα - και οι αντιστάσεις περιορισμού ρεύματος θα βοηθήσουν στον έλεγχο μιας σχετικής αιχμής προς τα εμπρός ρεύματος.
Το δεύτερο, πιο συνεπές και διαδεδομένο είναι ένα χαρακτηριστικό των ίδιων των συσκευών LED.
Εάν διατηρήσουμε σταθερό το ρεύμα προς τα εμπρός, η τάση προς τα εμπρός ενός LED πέφτει καθώς θερμαίνεται. Τα φύλλα δεδομένων LED συχνά το δείχνουν στο ακόλουθο διάγραμμα αλλαγής θερμοκρασίας έναντι μπροστινής τάσης:
Ο σχεδιασμός ενός κυκλώματος σταθερού ρεύματος επωφελείται από αυτή τη γνώση καθώς μας ενημερώνει για το πραγματικό εύρος των μπροστινών τάσεων που θα μπορούσαμε να παρατηρήσουμε σε ένα σύστημα. Αλλά ας επαναλάβουμε την ίδια ιδέα από μια άποψη σταθερής τάσης:
Εάν διατηρούμε σταθερή την τάση προς τα εμπρός, το μπροστινό ρεύμα ενός LED αυξάνεται καθώς θερμαίνεται.
Πρώτα και κύρια, η συνολική απαγωγή ισχύος ενός LED καθορίζει την παραγωγή θερμότητας. Έτσι, η πραγματικότητα ότι το μπροστινό ρεύμα αυξάνεται καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία του είναι πιθανώς καταστροφικό, καθώς το μεγαλύτερο προς τα εμπρός ρεύμα θα αυξήσει τη θερμοκρασία ενός LED ακόμη περισσότερο, αυξάνοντας επομένως το μπροστινό ρεύμα του ακόμη περισσότερο σε έναν βρόχο θετικής ανάδρασης. Στην καλύτερη περίπτωση, αυτό ονομάζεται θερμική διαφυγή ενός συστήματος LED, το οποίο θα προκαλέσει καταστροφικές βλάβες και ίσως φωτιά και καπνό.
Μέσω της γραμμικής καμπύλης IV, μια αντίσταση περιορισμού ρεύματος συμβάλλει στην αντιστάθμιση της επίδρασης των αυξανόμενων τάσεων. Επιπλέον, σε σχέση με τη θερμοκρασία του, οι αντιστάσεις δρουν αντίθετα από αυτή τουLED; καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία, αυξάνεται και η αντίσταση.
Μερικοί άνθρωποι έχουν ονομάσει αντιστάσεις που χρησιμοποιούνται με αυτόν τον τρόπο αντίσταση έρματος λόγω αυτού του απλού αλλά χρήσιμου χαρακτηριστικού.

Καθώς ελέγχονται από τη φύση τους-το ρεύμα, οι συσκευές LED δεν αντιδρούν καλά στις αλλαγές τάσης.
Κτίριο ενόςΣύστημα LEDΗ χρήση πηγών ισχύος σταθερής τάσης σημαίνει ότι πρέπει να είστε έτοιμοι να χρησιμοποιήσετε αντιστάσεις περιορισμού ρεύματος για να εγγυηθείτε την ασφαλή και σταθερή λειτουργία των συσκευών LED.

Η Shenzhen Benwei Lighting Technology Co., Ltd ιδρύθηκε το 2010. Είναι μια εθνική-επιχείρηση υψηλής τεχνολογίας που ενσωματώνει σχεδιασμό, έρευνα και ανάπτυξη, παραγωγή και πωλήσεις προϊόντων φωτισμού εσωτερικού και εξωτερικού χώρου και μπορεί επίσης να κάνει OEM, ODM. Για περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με τις προσφορές μας, επικοινωνήστε μαζί μας στοbwzm18@ledbenweilighting.com