LEDの耐久性に影響を与える主なパラメータは電流であり、その値はLEDエレメントのタイプごとに厳密に標準化されています。最大電流を制限する一般的な方法の1つは、制限抵抗を使用することです。 LEDの抵抗は、オームの法則に基づく複雑な計算を使用せずに、ダイオードパラメータの技術値とスイッチング回路の電圧を使用して計算できます。
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LEDをオンにする機能
ただし、整流ダイオードと同じ原理で動作する発光素子には、独特の特徴があります。最も重要なものは次のとおりです。
- 逆極性電圧に対する非常に負の感度。間違った極性で回路に接続されたLEDは、ほぼ瞬時に故障します。
- p-n接合を流れる許容動作電流の範囲が狭い。
- 遷移抵抗の温度依存性。これは、ほとんどの半導体素子で一般的です。
最後の点は、焼入れ抵抗を計算するための主要な点であるため、より詳細に説明する必要があります。放射要素のドキュメントには、定格電流の許容範囲が示されています。この範囲で、放射要素は動作を維持し、指定された放射特性を提供します。値を過小評価することは致命的ではありませんが、明るさの低下につながります。一定の限界値から開始すると、遷移を通る電流の通過が停止し、グローがなくなります。
最初に電流を超えると、グローの明るさが増しますが、耐用年数が大幅に短くなります。さらに増加すると、要素の故障につながります。したがって、LED抵抗の選択は、最悪の場合に許容される最大電流を制限することを目的としています。
半導体接合の電圧は、その物理的プロセスによって制限され、約1〜2 Vの狭い範囲にあります。12ボルトの発光ダイオードは、多くの場合、自動車に取り付けられ、直列接続された要素のチェーンまたは制限を含む場合があります。回路は設計に含まれています。
LED用の抵抗が必要なのはなぜですか
LEDをオンにするときに制限抵抗を使用することは、最も効果的ではありませんが、電流を許容範囲内に制限するための最も簡単で安価なソリューションです。エミッタ回路の電流を高精度で安定させる回路ソリューションを繰り返すことは非常に困難であり、既製のものはコストが高くなります。
抵抗器を使用すると、自分で照明とバックライトを実行できます。この場合の主なものは、測定器を使用する能力と最小限のはんだ付けスキルです。適切に設計されたリミッターは、可能な許容誤差と温度変動を考慮して、宣言された耐用年数全体にわたって最小のコストでLEDの正常な機能を保証することができます。
LEDのパラレルおよびシリアル接続
電源回路のパラメータとLEDの特性を組み合わせるために、いくつかの要素の直列および並列接続が広く行われています。各タイプの接続には、長所と短所の両方があります。
並列接続
このような接続の利点は、回路全体で1つのリミッターのみを使用することです。この利点は唯一のものであり、したがって、低品位の工業製品を除いて、並列接続は実際には決して見られないことに注意する必要があります。欠点は次のとおりです。
- 制限要素の消費電力は、並列に接続されたLEDの数に比例して増加します。
- 要素のパラメータのばらつきは、電流の不均一な分布につながります。
- エミッタの1つがバーンアウトすると、並列に接続されたグループ全体の電圧降下が増加するため、他のすべてのエミッタのアバランシェのような障害が発生します。
この接続により、動作特性がいくらか向上します。各放射素子を流れる電流は、個別の抵抗によって制限されます。より正確には、制限抵抗を備えたLEDで構成される個々の回路の並列接続です。主な利点は、1つまたは複数の要素の障害が他の要素の動作にまったく影響を与えないため、信頼性が向上することです。
欠点は、LEDパラメータの広がりと抵抗値の技術的許容度により、個々の要素のグローの明るさが大きく異なる可能性があるという事実です。このような方式には、多数の無線要素が含まれています。
個々のリミッターとの並列接続は、p-n接合での電圧降下によって制限される最小値から始めて、低電圧回路で使用されます。
直列接続
直列回路の疑いの余地のない利点は、各要素を通過する電流の絶対的な平等であるため、放射要素の直列接続が最も普及しています。単一の制限抵抗とダイオードを流れる電流は同じであるため、消費電力は最小限に抑えられます。
重大な欠点は、要素の少なくとも1つに障害が発生すると、チェーン全体が動作しなくなることです。直列接続の場合、電圧を上げる必要があり、その最小値は含まれる要素の数に比例して増加します。
混合包含
混合接続を行う場合、並列に接続された複数のチェーンを使用する場合、および1つの制限抵抗と複数のLEDを直列接続する場合は、多数のエミッタを使用できます。
エレメントの1つが焼損すると、このエレメントが取り付けられている1つの回路のみが動作不能になります。残りは正しく機能します。
抵抗計算式
LEDの抵抗抵抗の計算は、オームの法則に基づいています。 LEDの抵抗を計算する方法の初期パラメータは次のとおりです。
- 回路電圧;
- LEDの動作電流;
- 発光ダイオードの両端の電圧降下（LED供給電圧）。
抵抗値は、次の式から決定されます。
R = U / I
ここで、Uは抵抗両端の電圧降下、IはLEDを流れる順方向電流です。
LEDの電圧降下は、次の式から決まります。
U \ u003d Upit-Usv、
ここで、Upitは回路電圧、Usvは放射ダイオードの両端の銘板電圧降下です。
抵抗器のLEDを計算すると、標準値の範囲にない抵抗値が得られます。大きい方の計算値に最も近い抵抗を持つ抵抗を使用する必要があります。これは、電圧の上昇の可能性を考慮に入れています。一連の抵抗の次の値を取る方が良いです。これにより、ダイオードを流れる電流がいくらか減少し、グローの明るさが減少しますが、同時に、供給電圧とダイオード抵抗の大きさの変化（たとえば、温度が変化したとき）は平準化されます。
抵抗値を選択する前に、次の式で指定されたものと比較して、電流と明るさが減少する可能性を評価する必要があります。
（R — Rst）R•100％
得られた値が5％未満の場合は、より大きな抵抗を取る必要があります。5〜10％の場合は、より小さな抵抗に制限できます。
動作の信頼性に影響を与える同様に重要なパラメータは、電流制限要素の消費電力です。抵抗のあるセクションを流れる電流により、セクションが加熱されます。消費される電力を決定するには、次の式を使用します。
P=U•U/R
消費電力が計算値を超える制限抵抗を使用してください。
例：
公称電流20mAで電圧降下が1.7VのLEDがあります。 12V回路に接続する必要があります。
制限抵抗の両端の電圧降下は次のとおりです。
U = 12-1.7 = 10.3 V
抵抗抵抗：
R \ u003d 10.3 / 0.02 \u003d515オーム。
標準範囲で最も近い高い値は560オームです。この値を使用すると、設定値と比較した場合の電流の減少が10％弱になるため、これ以上の値をとる必要はありません。
消費電力（ワット）：
P=10.3•10.3/560 = 0.19 W
したがって、この回路では、許容消費電力が0.25Wの要素を使用できます。
LEDストリップの接続
LEDストリップは、さまざまな供給電圧に使用できます。テープには、直列接続されたダイオードの回路があります。ダイオードの数と制限抵抗の抵抗は、テープの供給電圧に依存します。
最も一般的なタイプのLEDストリップは、12 V回路に接続するように設計されています。ここでは、より高い電圧値を使用して動作させることもできます。抵抗器を正しく計算するには、テープの1つのセクションを流れる電流を知る必要があります。
最小セクションは技術的に並列に接続されているため、テープの長さが長くなると、それに比例して電流が増加します。たとえば、セグメントの最小長が50 cmの場合、そのような10個のセグメントのうち5 mのテープでは、消費電流が10倍になります。
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