Wann und warum erfordern LEDs Strom begrenzende Widerstände?

Wenn Sie an einem LED-bezogenen Schaltkreis arbeiten, haben Sie möglicherweise Ratschläge oder Benachrichtigungen gesehen, um immer einen aktuell begrenzenden Widerstand zu verwenden.
Vom Anfänger -DIY -Typ bis hin zu den Entwerfen und KonstruktionenLED -BeleuchtungCircuitboards, wir haben diesen Leitfaden erstellt, um allen zu helfen, wann, warum und wie man den geeigneten Strombegrenzungswiderstand auswählt.

Das Entwerfen einer Schaltung um passive Halbleiterkomponenten wie LEDs erfordert die Kenntnis der IV -Kurve (Strom vs -Spannung), wie bei jeder anderen solchen Komponente.
Natürlich anLEDist im Grunde eine Diode mit einer nichtlinearen IV-Kurve. Anders ausgedrückt, die Korrelation zwischen Eingangsspannung und Eingangsstrom folgt nicht einem linearen Pfad.
Betrachten Sie beispielsweise den Vorwärtsstrom bei 2,7 V-Roher 20 Ma. Durch Anheben der Spannung auf 2,8 V um 0,1 V steigt der Vorwärtsstrom um etwa 30 mA auf 50 mA. Der Vorwärtsstrom steigt um 35 mA bis 85 mA, wenn wir ihn dann um 2,9 V um weitere 0,1 V erheben.
Die Rate des Vorwärtsstromanstiegs steigt auch mit zunehmendem Spannung. Winzige Variationen der Vorwärtsspannung können zu extrem großen Vorwärtsstromschwankungen führen.
Daher sind konstante Strom -LED -Treiber die beste Möglichkeit, LEDs zu fördern, da sie mit einem Strom laufen und ihre Ausgangsspannung so ändern, dass sie sie entspricht, um die Stabilität des Vorwärtsstroms zu garantieren. Ein stromlimitierender Widerstand ist unter konstantem Stromeingang nicht erforderlich.
Was sollten Sie tun, wenn Sie konstante Spannungsstromquellen ausführen?
Andererseits sind konstante Stromquellen oft teurer und weniger anpassungsfähig. Fast alle LED -Streifenprodukte und andere Module laufen somit auf konstantem Spannungseingang.
In ihrem Ausgangsspannungsniveau können konstante Spannungsstromversorgungen einen beliebigen Ausgangsstrom zwischen 0 mA und ihrem Nennmaximum erzeugen, was sehr gut über dem für die LEDs und des LED -Systems maximalen Nennleistung liegen.
Wie bereits erwähnt, erfordern konstante Spannungsstromeingänge aufgrund der nichtlinearen Verbindung zwischen dem Vorwärtsstrom und der Vorwärtsspannung aus den folgenden Gründen mehr Modifikation mit LED -Systemen sicher:
Die LED -Vorwärtsspannung entspricht nicht immer der des Netzteilspannungsniveaus. Zum Beispiel ist der Vorwärtsstrom abhängig von derselben LED -Spezifikation wie oben eine konstante Spannungsversorgung von 3,0 V auf 135 mA begrenzt.
Was ist, wenn wir die gleiche Stromquelle verwenden möchtenLEDbei 20 Ma? Die LED erfordert nur 2,7 V, nicht 3,0 V. Angesichts der Tatsache, dass die meisten Stromversorgungseinheiten keine variable Spannungsausgangsauswahl haben, kann die Netzteileinheit selbst bei der LED nicht 2,7 V produzieren.

Die Lösung besteht darin, einen Widerstand in Serie mit der LED zu setzen und die Spannung in die LED mit 0,3 V "fallen zu lassen".
Wie können wir den Wert des Widerstands bestimmen? Unter Verwendung des OHM -Gesetzes, das V=IR besagt, ersetzen wir V durch 0,3 V (den Spannungsabfall) und i durch 0,02A (gewünschtes Vorwärtsstrom). Das Lösen von R gibt uns 15 Ohm.
Ähnliche Berechnungen können unabhängig von den Spannungen durchgeführt werden, die für Beispiele beteiligt sind,12 V und 24 V LED -Streifen.
Variationen der LED -Vorwärtsspannung sind in Massenproduktionseinstellungen unvermeidbar und führen zu mehreren Spannungsbehältern. Idealerweise haben LEDs aus jedem Spannungsbehälter eine andere Widerstandswertpaarung, die unabhängig von der LED -Spannungsbehälter die gleiche Vorwärtsstromauslosung garantiert. Ansonsten könnte größere Unterschiede in der Strömungsauslosung und damit der Helligkeit auftreten.
Jede der oben genannten Linien bezeichnet einen unterschiedlichen Spannungsbehälter. Es müssen unterschiedliche Widerstandsanforderungen verwendet werden, um verschiedene Vorwärtsspannungen zu erhalten, die erforderlich sind, um für alle LED -Mülleimer dieselbe 60 mA zu erreichen.

Wie wir beobachteten, weisen die LEDs eine nichtlineare Korrelation zwischen Vorwärtsstrom und Vorwärtsspannung auf. Infolgedessen könnte ein kleiner Anstieg der Spannung zu einem großen Anstieg des Vorwärtsstroms führen, was zu Überstrom- und Gerätefehler führen kann.
Im Gegensatz zu Dioden haben Widerstände eine lineare Beziehung zwischen Vorwärtsspannung und Vorwärtsstrom (wie durch Ohmsche Gesetz angegeben).
Unabhängig vom Spannungsniveau führt ein Anstieg der Vorwärtsspannung zu einem proportionalen Anstieg des Vorwärtsstroms. In einer LED -Schaltung kann dieses Merkmal von Widerständen dazu beitragen, die Folgen einer steigenden Spannung auszugleichen.

Eine nicht stabile Stromquelle mit bemerkenswertem Rauschen oder Ripple ist die erste Option. Sollte die konstante Spannungsnetzversorgung nicht stabiler Gleichstrom, Vorwärtsspannung und intermittierende Spitze erzeugen, und die Strombeschränkungswiderstände helfen dabei, einen damit verbundenen Vorwärtsstromspitzen zu kontrollieren.
Das zweite, konsistentere und weit verbreitete Merkmal von LED -Geräten selbst.
Wenn wir die Vorwärtsstromkonstante aufrechterhalten, fällt die Vorwärtsspannung einer LED beim Wärmen ab. LED -Datenblätter zeigen dies häufig in der folgenden Temperatur gegenüber Vorwärtsspannungsänderungsdiagramm:
Das Entwerfen eines konstanten Stromkreises profitiert von diesem Wissen, da er uns über den tatsächlichen Bereich der Vorwärtsspannungen informiert, die wir in einem System beobachten könnten. Aber lassen Sie uns dieselbe Idee aus einem konstanten Spannungsansicht wiederholen:
Wenn wir die Vorwärtsspannungskonstante beibehalten, steigt der Vorwärtsstrom einer LED beim Erhitzen.
In erster Linie bestimmt die Gesamtleistung einer LED ihre Wärmeerzeugung. Daher ist die Realität, dass der Vorwärtsstrom wächst, wenn ihre Temperatur steigt, möglicherweise katastrophal, da der größere Vorwärtsstrom die Temperatur einer LED noch stärker erhöht, wodurch der Vorwärtsstrom in einer positiven Rückkopplungsschleife noch mehr erhöht wird. Im besten Fall wird dies als thermische Ausreißer eines LED -Systems bezeichnet, was zu katastrophalen Misserfolge und möglicherweise von Feuer und Rauch führt.
Ein linearer IV -Kurve hilft mithilfe seiner linearen IV -Kurve dabei, die Auswirkungen steigender Spannungen auszugleichen. Darüber hinaus wirken Widerstände in Bezug auf seine Temperatur gegenüber dem von entgegengesetztLEDs; Wenn Temperatur steigt, steigt auch der Widerstand.
Einige Leute haben aufgrund dieses unkomplizierten und dennoch hilfreichen Merkmals Widerstände auf diese Weise als Ballastwiderstand gerufen.

LED-Geräte reagieren von inhärent aktuell kontrollierter LED-Geräte nicht gut auf Spannungsänderungen.
Bauen undLED -SystemMithilfe konstanter Spannungsstromquellen müssen Sie bereit sein, Strombegrenzungswiderstände zu verwenden, um einen sicheren und stabilen Betrieb von LED -Geräten zu gewährleisten.

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