Ben aydınlatmak için LED kullanımı şemalarında bu LED ile gitmek için bir direnç koymak için çok yaygın neden uzun süre merak edildi ve içinde cevap gibi nihayet öyle görünüyor bu soruya açıklar. (LED'in yanmasını önlemek için akımı LED üzerinden kontrol etmenin en kolay yolu budur.)

Ama yine de, bu büyük bir sorun değil mi? Bu dirençler çok fazla güç harcamıyor ve gerçekten başka bir pratik çözüm yok mu?

UPD: Aldığım tüm iyi cevapları verilen soru için makul bir güncelleme, tipik bir aydınlatma uygulamasında dirençlerden gelen ısıyı ne kadar ısı kaybettiğini göstermek için bazı rakamlar vermek olabilir mi? (Çoğu cevap, güç kaybının farketmeyecek kadar küçük olduğunu söylüyor. Kimsenin gerçek sayıları elde etmesinin, bu cevabı sağlamlaştırmanın iyi olacağını düşünüyorum, o zaman bu cevabı kabul edip geleceği üstte tutabilirim. ilgilenen insanlar.)

Evet, gücü boşa harcıyor, ancak çoğu zaman önemli bir önemi yok.

Verimliliğin önemli olduğu durumlarda, daha karmaşık başka araçlar kullanırsınız. Örneğin, bir göz atın şematik benim için KnurdLight örnek proje. Bu pille çalışır ve hemen hemen tüm güç LED'lere gider. Bu durumda, voltajı düzenleyen normal bir güç kaynağı yerine doğrudan LED akımını düzenleyen bir güç çevirici kullandım. Sabit bir voltaj kaynağının en azından kısmen bir akım kaynağına benzemesi için seri direnç yoktur çünkü güç kaynağı ilk sırada bir akım kaynağıdır. R6, LED dizisiyle seri halindedir, ancak yalnızca 30 Ω'dür ve akımı artırmak için akımı yükseltmek için kullanılır.

Neden dirençler?

LED akımını ayarlamak için direnç kullanmamızın nedeni, bir LED'in bir diyot olmasıdır ve çoğu diyot gibi, sadece önyargılı olduğunda bir voltaj düşüşü gibi görünür. Bir voltaj kaynağına bağlıysa akımı kontrol etmek için çok az şey vardır; V / I grafiğinin eğimi öyle diktir ki diyot gerilimindeki 0.1 V'lik bir değişiklik akımda 10X'lik bir değişiklik anlamına gelebilir. Bu nedenle, uygulanabilir bir akım sınırlama mekanizması bulunmayan bir kaynağa doğrudan bağlantı muhtemelen LED'i tahrip edecektir. Böylece eğimi, akımı kontrol edecek kadar sığ kılmak için bir direnç koyduk.

Tipik olarak, LED'den veri akışındaki parlaklık ölçümüne dayanarak ne kadar akım istediğinizi anlarsınız veya bir tanesini satın alıp tahmin edin. Tipik gösterge LED'leri için normalde 2 mA veya yüksek verimli LED'ler için 0,5 mA ile başladım ve genellikle akımı daha da azaltmak zorundayım.

Bir akımı seçtikten sonra, kaynağınızın (VS) voltajını ve LED'inizin akımınızdaki ileri voltajını (VF) alırsınız, bunu tipik olarak tablodan ziyade veri sayfasındaki grafikten almaya çalışın. 10 mA veya daha fazla ile karakterize edilir) ve direncinizi almak için bunları aşağıdaki denkleme takın:

R = (VS - VF) / I

Türetme: Direnç üzerindeki voltaj düşüşünün VR = I * R(Ohm Yasası), döngüdeki akımın sabit olduğu (Kirchoff'un Mevcut Yasası) ve kaynak voltajının VF + VR(Kirchoff'un Gerilim Yasası) eşit olduğu göz önüne alındığında :

VS = VF + VR = VF + I * R; VS - VF = I * R; R = (VS - VF) / I

Yüksek Güçlü LED

Enerji atıklarının büyük ölçekli aydınlatma uygulamalarında olduğu gibi problem olduğu uygulamalarda, bir direnç kullanmazsınız, bunun yerine LED akımını ayarlamak için bir akım regülatörü kullanın.

Bu akım regülatörleri, anahtarlama voltaj regülatörleri gibi çalışır, çıkış voltajını bölmek ve bir referansla karşılaştırmak ve çıkışı ayarlamak yerine, voltajı üretmek için bir akım algılama elemanı (akım-duyu transformatörü veya düşük değerli direnç) kullanırlar. referans ile karşılaştırılır. Bu, anahtarlama elemanı kaybına ve anahtarlama frekansına bağlı olarak size çok fazla verimlilik sağlayabilir. (Daha yüksek frekanslar daha hızlı tepki verir ve daha küçük parçalar kullanır ancak daha az verimlidir.)

Bir LED bir dirençle çalıştırıldığında, besleme voltajının LED'in öne düşmesinden daha yüksek olması gerekir; beslemeden çekilen akım, LED üzerinden akıma eşit olacaktır. LED'e giden besleme gücü yüzdesi, LED ileri voltajının besleme voltajına oranına karşılık gelir.

LED'lerin öne düşmesinin altında besleme gerilimi ile çalışacak veya tedarikten LED'e geçirdiklerinden daha az akım çekecek başka sürüş LED'leri de vardır. Bu tür teknikler, örneğin 2 voltluk bir LED ile 20mA beslemek için 5 voltluk bir beslemeden çekilen akımı yarı yarıya azaltabilir, ancak gereken devre neredeyse bir dirençten daha pahalı olacaktır. Birçok durumda, pillerden çalışırken bile, bir LED tarafından tüketilen güç, genel enerji kullanımının küçük bir bölümünü temsil eder; Biri LED ile ilgili güç tüketimini sadece% 0,05 ekstra devre sistemi kullanarak% 99 azaltabilse bile, sadece bir direnç kullanmak ve en düşük optimum verimi kabul etmekle karşılaştırıldığında tasarruf maliyete mal olmaz.

Bir hesaplama istedin. İşte hesaplamanın temel şekli.

Tipik bir kırmızı LED, bir ileri voltaj düşüşüne 1.8 Vve yaklaşık bir maksimum sürekli akıma sahiptir 20 mA.

Şimdi voltajımız ne? Diyelim ki 3 V'luk bir kaynak kullanmak istiyoruz.

Böylece 3.0 V - 1.8 V = 1.2 Vdirençten daha yüksek voltaj düşmesi olacaktır . Dirençten geçen akım olacaktır 20 mA, yani gücümüz 1.2 V * 20 mA = 24 mW. LED'in güç tüketiminin önemli bir kısmı olmasına rağmen bu gerçekten fazla bir güç değildir. LED kendisi kullanır1.8V * 20mA = 36 mW.

Evet, gücü boşa harcar. Öte yandan, hacim üretiminde bir direnç bir kuruşun bir kısmına mal olacak (uluslararası insanlarımız için 0,01 ABD Doları). Maliyet / fayda / zorluk analizi yapıldığında basit bir direnç gerçekten güzel görünmeye başlar.

LED'i 5 V veya eşit derecede düşük voltajla kullanıyorsanız, boşa harcanan güç genellikle çok küçüktür (onlarca miliwatt).

Tabii ki, sınırlı kapasiteye sahip pillerin olduğu sistemlerde bir sorun, ancak daha sonra diğer programlar ( PWM kullanan LED sürücüler gibi ) kullanılıyor.

Evet ve hayır. Akım dirençten geçtiğinde, ısı üretir ve bu nedenle enerji harcar. Bununla birlikte, rezistörü dışarı çıkardıysanız (ve bu nedenle LED'i daha yüksek bir voltajda çalıştırdıysanız), devreden daha fazla akım geçiriyor ve böylece gerçekte rezistör yerinde olduğundan daha fazla güç tüketiyor olursunuz .

Sabit voltaj ile akımın dirençle ters orantılı olduğunu unutmayın. Devre içine ne kadar direnç gösterirseniz, o kadar az akım akar ve bu nedenle daha az güç harcarsınız. Bu yüzden direnç kendisi devrede ısı üretmede rol oynar, bunun varlığı orada aslında daha az ısı üretileceği anlamına gelir.

Matematiksel test yapıyorum. 12V kaynak kullanıyorum ve 3 Led diyotu dirençlerle bağladım. Dirençli bir diyotta 12V, Dirençli I ile sonraki diyotta ayrıca 12V'a bağlanır ve sonuncusu da bulunur. Kaynağında 60mA var. Dirençte 9V'luk voltaj düşümü var ve güç tüketimi toplamda 540mW'dı. P = V * II'ye bakılmaksızın toplamda 720mW bir şey elde edin.

Ancak dizgiye diyot bağladığımda ve Direnç eklediğimde toplam güç tüketimi kaynağında yalnızca 240mW idi. 3V 20mA diyot kullanıyorum.

Gerilim kaynağını mümkün olduğunca düşük kullanmak, güç tüketimini sadece bizim istediğimiz yerde kullanmak Sims. Veya daha yüksek voltaj için led diyotları kullanın. Bu yüzden, bilgisayarda transformatörden farklı voltajlara sahip çok fazla çıkış var.

Ya da başka bir fikir. 9V kaynağımız var ve 3V'luk bir diyot bağladım ve voltajı düşürmek için Direnç kullanmam gerekiyor. Toplam güç 180mW olacaktır. Diyotun sadece 60mW alacağı yer. Fakat 3d diyotları bağladığımda hala 180mW'um var. .

Her birini kaynağa bağlamak yerine dize kullanıyormuş gibi görünüyor.

Sadece pasif veya doğrusal aktif DC devre ile güç kaybını önlemenin bir yolu yoktur. Bunun nedeni, verimliliğin iki şey tarafından belirlenmesidir:

1. Besleme gerilimi
2. LED akımı

LED ile besleme arasına ne koyduğunuz önemli değil. Bir direnç, bazı diyotlar, doğrusal bir regülatör veya transistör bazlı bir akım kaynağı olabilir. LED, istenen parlaklık için 10 mA'ya ihtiyaç duyuyorsa ve 5 V kaynağınız varsa, toplamda 50 mW yanıyorsunuz. Dönemi.

Sabit bir besleme voltajı ve sabit bir LED akımıyla, verimliliği artırmak için tek seçeneğiniz birden fazla LED'i seriye koymaktır. 5 V'luk bir kaynağınız varsa ve LED'lerin voltaj düşüşü 10 mA'da 2 V ise, seri olarak iki tane koyabilirsiniz. Bu bir sınırlama ile gelir - LED'leri bağımsız olarak değiştiremezsiniz.

Güç kaynağı üzerinde kontrolünüz varsa, yapabileceğiniz birkaç başka şey var. Besleme voltajlarınız bir AC kaynağından geliyorsa, düşük voltajlı bir LED kaynağı oluşturmak için transformatöre bir sargı ekleyebilirsiniz. Sadece bir DC kaynağınız varsa, daha düşük voltaj oluşturmak için bir anahtarlama dönüştürücü kullanabilirsiniz. Ancak, bunların hiçbiri son derece pratik değildir. AC (şebeke) gücünden mahrum kalıyorsanız, muhtemelen birkaç gösterge ışığının verimliliğinden endişe duymazsınız. Ayrıca yüksek verimli anahtarlama regülatörleri pahalıdır ve sorunlara açıktır.

LED'ler tipik olarak bir sistemin toplam akımının sadece küçük bir kısmını kullanır. Nadiren, sadece onlar için ayrı bir güç kaynağı eklemek sorun ya da masrafa değmez.

Bir rezistansı, elektriği (akım) yönlendiren bir güç havuzu olarak düşünmeyin. Bazı güçler ısı şeklinde kaybolur, evet, ama fazla değil (genel olarak). Su analojisini kullanarak, rezistörü, içinden akan hortumu küçültmek olarak düşünün. Aynı başlangıç ​​kuvveti (voltaj) göz önüne alındığında, akabilecek (akım) elektrik miktarı azalır. bu, hortumun çıkış ucunda mevcut kuvveti azaltır (buna voltaj düşüşü denir).