Kiedy i dlaczego diody LED wymagają rezystorów ograniczających prąd?

Jeśli pracujesz nad jakimkolwiek obwodem związanym z diodami LED-, być może spotkałeś się z poradami lub ostrzeżeniami, aby zawsze stosować rezystor ograniczający prąd.
Od początkującego majsterkowicza po tych projektujących i konstruującychOświetlenie LEDpłytek drukowanych, stworzyliśmy ten przewodnik, aby pomóc każdemu w pełni zrozumieć, kiedy, dlaczego i jak wybrać odpowiedni rezystor ograniczający prąd.

Projektowanie obwodu wokół pasywnych elementów półprzewodnikowych, takich jak diody LED, wymaga znajomości krzywej I-V (prąd vs napięcie), jak w przypadku każdego innego tego typu elementu.
Oczywiście,PROWADZONYto w zasadzie dioda z nieliniową krzywą I-V. Inaczej mówiąc, korelacja między napięciem wejściowym a prądem wejściowym nie przebiega liniowo.
Rozważmy na przykład prąd przewodzenia przy 2,7 V-około 20 mA. Podniesienie napięcia do 2,8 V o 0,1 V powoduje wzrost prądu przewodzenia o około 30 mA do 50 mA. Prąd przewodzenia wzrasta o 35 mA do 85 mA, jeśli następnie zwiększymy go do 2,9 V o kolejne 0,1 V.
Szybkość wzrostu prądu przewodzenia również wzrasta wraz ze wzrostem napięcia. Niewielkie zmiany napięcia przewodzenia mogą prowadzić do wyjątkowo dużych zmian prądu przewodzenia.
Zatem sterowniki LED stałoprądowe są najlepszym sposobem zasilania diod LED, ponieważ działają przy jednym prądzie i dopasowują do niego napięcie wyjściowe, gwarantując w ten sposób stabilność prądu przewodzenia. Przy wejściu prądu stałego nie jest wymagany rezystor ograniczający prąd.
Jeśli korzystasz ze źródeł prądu stałego, co powinieneś zrobić?
Z drugiej strony źródła prądu stałego są często droższe i mają mniejsze możliwości adaptacji. Prawie wszystkie produkty z paskami LED i inne moduły działają zatem przy stałym napięciu wejściowym.
Zasilacze stałonapięciowe o stałym poziomie napięcia wyjściowego mogą generować dowolny stopień prądu wyjściowego w zakresie od 0 mA do maksymalnej wartości znamionowej, która może znacznie przekraczać wartość maksymalną dla diod LED i systemu LED.
Jednakże, jak zauważyliśmy wcześniej, wejścia zasilania o stałym napięciu wymagają większej modyfikacji, aby mogły być bezpiecznie stosowane w systemach LED ze względu na nieliniowe połączenie pomiędzy prądem przewodzenia i napięciem przewodzenia, z następujących powodów:
Napięcie przewodzenia diody LED nie zawsze odpowiada poziomowi napięcia zasilania. Na przykład, w zależności od tej samej specyfikacji diod LED co powyżej, jeśli masz zasilacz o stałym napięciu 3,0 V, prąd przewodzenia będzie również ograniczony do 135 mA.
Używając tego samego źródła zasilania, co jeśli chcemy obsługiwaćPROWADZONYprzy 20 mA? Dioda LED będzie wymagać tylko 2,7 V, a nie 3,0 V. Biorąc jednak pod uwagę, że większość zasilaczy nie ma możliwości wyboru wyjścia o zmiennym napięciu, zasilacz sam w sobie nie jest w stanie wytworzyć 2,7 V na diodzie LED.

Rozwiązaniem jest włączenie rezystora szeregowo z diodą LED i umożliwienie mu „obniżenia” napięcia na diodę LED o 0,3 V.
Jak określić wartość rezystora? Korzystając z prawa Ohma, które mówi, że V=IR, zastępujemy V wartością 0,3 V (spadek napięcia), a I wartością 0,02 A (pożądany prąd przewodzenia). Rozwiązanie dla R daje nam 15 omów.
Podobne obliczenia można wykonać niezależnie od występujących napięć-na przykładTaśmy LED 12V i 24V.
W przypadku produkcji masowej wahania napięcia przewodzenia diod LED są nieuniknione i prowadzą do kilku przedziałów napięcia. W idealnym przypadku diody LED z każdego przedziału napięcia mają obliczoną inną parę wartości rezystorów, aby zagwarantować taki sam pobór prądu w kierunku przewodzenia, niezależnie od przedziału napięcia diody LED. W przeciwnym razie mogą wystąpić większe różnice w poborze prądu do przodu,-a co za tym idzie i jasności-.
Każda z powyższych linii oznacza odrębny przedział napięcia. Aby uzyskać różne napięcia przewodzenia wymagane do osiągnięcia tego samego poziomu 60 mA dla wszystkich modułów LED, należy zastosować różne wymagania dotyczące rezystorów.

Jak zaobserwowaliśmy, diody LED wykazują nieliniową korelację pomiędzy prądem przewodzenia i napięciem przewodzenia. W rezultacie niewielki wzrost napięcia może spowodować duży wzrost prądu przewodzenia, co może spowodować przetężenie i awarię urządzenia.
W przeciwieństwie do diod, rezystory mają liniową zależność między napięciem przewodzenia a prądem przewodzenia (jak wskazuje prawo Ohma).
Zatem niezależnie od poziomu napięcia wzrost napięcia przewodzenia spowoduje taki sam, proporcjonalny wzrost prądu przewodzenia. Po włączeniu do obwodu LED ta charakterystyka rezystorów może pomóc zrównoważyć konsekwencje rosnącego napięcia.

Pierwszą opcją jest niestabilne źródło zasilania-, w którym występują zauważalne zakłócenia lub tętnienia. Jeśli zasilacz stałonapięciowy generuje niestabilny prąd stały, napięcie przewodzenia i przerywany impuls - oraz rezystory ograniczające prąd pomogą kontrolować powiązane skoki prądu przewodzenia.
Druga, bardziej spójna i powszechna, to cecha samych urządzeń LED.
Jeśli utrzymamy stały prąd przewodzenia, napięcie przewodzenia diody LED spadnie w miarę nagrzewania się. Arkusze danych LED często pokazują to w następującym wykresie zmian temperatury i napięcia przewodzenia:
Projektowanie obwodu prądu stałego korzysta z tej wiedzy, ponieważ informuje nas o rzeczywistym zakresie napięć przewodzenia, które możemy zaobserwować w systemie. Ale powtórzmy ten sam pomysł z punktu widzenia stałego napięcia:
Jeśli utrzymamy stałe napięcie przewodzenia, prąd przewodzenia diody LED wzrośnie w miarę nagrzewania.
Przede wszystkim całkowite rozproszenie mocy diody LED określa wytwarzaną przez nią ciepło. Zatem fakt, że prąd przewodzenia rośnie wraz ze wzrostem temperatury, jest prawdopodobnie katastrofalny, ponieważ większy prąd przewodzenia jeszcze bardziej podniesie temperaturę diody LED, a tym samym jeszcze bardziej zwiększy jej prąd przewodzenia w pętli dodatniego sprzężenia zwrotnego. W najlepszym przypadku nazywa się to niekontrolowaną temperaturą systemu LED, która powoduje katastrofalne awarie, a nawet pożar i dym.
Dzięki liniowej krzywej IV rezystor ograniczający prąd pomaga zrównoważyć wpływ rosnących napięć. Ponadto w odniesieniu do temperatury rezystory zachowują się odwrotnieDiody LED; wraz ze wzrostem temperatury wzrasta również opór.
Niektórzy ludzie nazywają stosowane w ten sposób rezystory rezystorem balastowym ze względu na tę prostą, ale pomocną cechę.

Ponieważ urządzenia LED są z natury sterowane-prądowo, źle reagują na zmiany napięcia.
BudowanieSystem diodowykorzystanie ze źródeł prądu stałego oznacza, że należy przygotować się na użycie rezystorów ograniczających prąd, aby zapewnić bezpieczną i stabilną pracę urządzeń LED.

Firma Shenzhen Benwei Lighting Technology Co., Ltd została założona w 2010 roku. Jest to krajowe przedsiębiorstwo- zajmujące się zaawansowanymi technologiami, integrujące projektowanie, badania i rozwój, produkcję i sprzedaż produktów oświetlenia wewnętrznego i zewnętrznego, a także oferujące produkty OEM i ODM. Aby uzyskać więcej informacji na temat naszej oferty, skontaktuj się z nami pod adresembwzm18@ledbenweilighting.com