Le principal paramètre affectant la durabilité de la LED est le courant électrique, dont la valeur est strictement normalisée pour chaque type d'élément LED. Une façon courante de limiter le courant maximal consiste à utiliser une résistance de limitation. La résistance de la LED peut être calculée sans recourir à des calculs complexes basés sur la loi d'Ohm, en utilisant les valeurs techniques des paramètres de la diode et la tension dans le circuit de commutation.
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Caractéristiques de l'allumage de la LED
Fonctionnant sur le même principe que les diodes de redressement, les éléments électroluminescents ont cependant des particularités. Les plus importants sont :
- Sensibilité extrêmement négative à la tension de polarité inversée. Une LED connectée au circuit avec la mauvaise polarité échoue presque instantanément.
- Plage étroite de courant de fonctionnement admissible à travers la jonction p-n.
- Dépendance de la résistance de transition à la température, typique de la plupart des éléments semi-conducteurs.
Le dernier point doit être discuté plus en détail, car c'est le principal pour le calcul de la résistance d'extinction. La documentation des éléments rayonnants indique la plage admissible du courant nominal, dans laquelle ils restent opérationnels et fournissent les caractéristiques de rayonnement spécifiées. La sous-estimation de la valeur n'est pas fatale, mais entraîne une certaine diminution de la luminosité. À partir d'une certaine valeur limite, le passage du courant à travers la transition s'arrête et la lueur sera absente.
Le dépassement du courant entraîne d'abord une augmentation de la luminosité de la lueur, mais la durée de vie est fortement réduite. Une augmentation supplémentaire conduit à la défaillance de l'élément. Ainsi, la sélection de la résistance LED vise à limiter le courant maximum autorisé dans les pires conditions.
La tension à une jonction semi-conductrice est limitée par les processus physiques et se situe dans une plage étroite d'environ 1 à 2 V. Les diodes électroluminescentes de 12 volts, souvent installées sur les voitures, peuvent contenir une chaîne d'éléments connectés en série ou un limiteur circuit inclus dans la conception.
Pourquoi avez-vous besoin d'une résistance pour la LED
L'utilisation de résistances de limitation lors de l'allumage des LED est, bien que n'étant pas la solution la plus efficace, mais la plus simple et la moins chère pour limiter le courant dans des limites acceptables. Les solutions de circuit qui vous permettent de stabiliser le courant dans le circuit émetteur avec une grande précision sont assez difficiles à répéter et les solutions prêtes à l'emploi ont un coût élevé.
L'utilisation de résistances vous permet d'effectuer vous-même l'éclairage et le rétroéclairage. L'essentiel dans ce cas est la capacité d'utiliser des instruments de mesure et des compétences de soudure minimales. Un limiteur bien conçu, prenant en compte les éventuelles tolérances et fluctuations de température, est en mesure d'assurer le fonctionnement normal des LED pendant toute la durée de vie déclarée à un coût minimal.
Connexion parallèle et série des LED
Afin de combiner les paramètres des circuits de puissance et les caractéristiques des LED, la connexion en série et en parallèle de plusieurs éléments est répandue. Chaque type de connexion présente à la fois des avantages et des inconvénients.
Connexion parallèle
L'avantage d'une telle connexion est l'utilisation d'un seul limiteur pour l'ensemble du circuit. Il convient de noter que cet avantage est le seul, par conséquent, une connexion parallèle n'est pratiquement jamais trouvée, à l'exception des produits industriels de qualité inférieure. Les inconvénients sont :
- La dissipation de puissance sur l'élément de limitation augmente proportionnellement au nombre de LED connectées en parallèle.
- La dispersion des paramètres des éléments conduit à une répartition inégale des courants.
- L'épuisement de l'un des émetteurs entraîne une défaillance en avalanche de tous les autres en raison d'une augmentation de la chute de tension aux bornes du groupe connecté en parallèle.
La connexion augmente quelque peu les propriétés opérationnelles, où le courant à travers chaque élément rayonnant est limité par une résistance séparée. Plus précisément, il s'agit d'une connexion parallèle de circuits individuels constitués de LED avec des résistances de limitation.Le principal avantage est une plus grande fiabilité, puisque la défaillance d'un ou plusieurs éléments n'affecte en rien le fonctionnement des autres.
L'inconvénient est qu'en raison de la dispersion des paramètres LED et de la tolérance technologique pour la valeur de résistance, la luminosité de la lueur des éléments individuels peut varier considérablement. Un tel schéma contient un grand nombre d'éléments radio.
La connexion parallèle avec des limiteurs individuels trouve une utilisation dans les circuits basse tension, en commençant par un minimum, limité par la chute de tension à la jonction pn.
Connexion en série
La connexion en série d'éléments rayonnants est devenue la plus répandue, car l'avantage incontestable d'un circuit en série est l'égalité absolue du courant traversant chaque élément. Étant donné que le courant à travers la résistance de limitation unique et à travers la diode est le même, la dissipation de puissance sera minimale.
Un inconvénient important est que la défaillance d'au moins un des éléments entraînera l'inopérabilité de toute la chaîne. Pour une connexion en série, une tension accrue est requise, dont la valeur minimale augmente proportionnellement au nombre d'éléments inclus.
inclusion mixte
L'utilisation d'un grand nombre d'émetteurs est possible lors de la réalisation d'une connexion mixte, lorsque plusieurs chaînes connectées en parallèle sont utilisées, et une connexion en série d'une résistance de limitation et de plusieurs LED.
L'épuisement de l'un des éléments entraînera l'inopérabilité d'un seul circuit dans lequel cet élément est installé.Le reste fonctionnera correctement.
Formules de calcul de résistance
Le calcul de la résistance de la résistance des LED est basé sur la loi d'Ohm. Les paramètres initiaux pour calculer la résistance de la LED sont :
- tension du circuit ;
- courant de fonctionnement de la LED ;
- chute de tension aux bornes de la diode émettrice (tension d'alimentation de la LED).
La valeur de résistance est déterminée à partir de l'expression :
R = U/I
où U est la chute de tension à travers la résistance et I est le courant direct à travers la LED.
La chute de tension de la LED est déterminée à partir de l'expression :
U \u003d Upit - Usv,
où Upit est la tension du circuit et Usv est la chute de tension de la plaque signalétique à travers la diode rayonnante.
Le calcul d'une LED pour une résistance donne une valeur de résistance qui ne sera pas dans la plage de valeurs standard. Vous devez prendre une résistance avec une résistance la plus proche de la valeur calculée sur le plus grand côté. Ceci tient compte de l'augmentation possible de la tension. Il vaut mieux prendre la valeur suivante dans la série des résistances. Cela réduira quelque peu le courant à travers la diode et réduira la luminosité de la lueur, mais en même temps, tout changement dans l'amplitude de la tension d'alimentation et de la résistance de la diode (par exemple, lorsque la température change) est nivelé.
Avant de choisir une valeur de résistance, vous devez évaluer la possible diminution du courant et de la luminosité par rapport à celle spécifiée par la formule :
(R - Rst)R•100 %
Si la valeur obtenue est inférieure à 5%, alors vous devez prendre une plus grande résistance, si de 5 à 10%, alors vous pouvez vous limiter à une plus petite.
Un paramètre tout aussi important qui affecte la fiabilité du fonctionnement est la dissipation de puissance de l'élément de limitation de courant. Le courant traversant une section avec résistance provoque son échauffement.Pour déterminer la puissance qui sera dissipée, utilisez la formule :
P = U•U/R
Utilisez une résistance de limitation dont la puissance dissipée dépassera la valeur calculée.
Exemple:
Il y a une LED avec une chute de tension à ses bornes de 1,7 V avec un courant nominal de 20 mA. Il doit être connecté à un circuit 12 V.
La chute de tension aux bornes de la résistance de limitation vaut :
U = 12 - 1,7 = 10,3 V
Résistance de résistance :
R \u003d 10,3 / 0,02 \u003d 515 ohms.
La valeur supérieure la plus proche dans la plage standard est de 560 ohms. Avec cette valeur, la diminution du courant par rapport à la valeur de consigne est légèrement inférieure à 10 %, il n'est donc pas nécessaire de prendre une valeur supérieure.
Puissance dissipée en watts :
P = 10,3•10,3/560 = 0,19W
Ainsi, pour ce circuit, vous pouvez utiliser un élément avec une puissance de dissipation admissible de 0,25 W.
Connexion de la bande LED
Les bandes LED sont disponibles pour différentes tensions d'alimentation. Sur la bande se trouve un circuit de diodes connectées en série. Le nombre de diodes et la valeur des résistances de limitation dépendent de la tension d'alimentation du ruban.
Les types de bandes LED les plus courants sont conçus pour être connectés à un circuit de 12 V. L'utilisation d'une valeur de tension plus élevée pour le fonctionnement est également possible ici. Pour le calcul correct des résistances, il est nécessaire de connaître le courant traversant une seule section de la bande.
Une augmentation de la longueur de la bande entraîne une augmentation proportionnelle du courant, puisque les sections minimales sont technologiquement connectées en parallèle. Par exemple, si la longueur minimale d'un segment est de 50 cm, une bande de 5 m sur 10 segments de ce type aura une consommation de courant multipliée par 10.
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