Як відбувається розділення струму з двома паралельними світлодіодами?

10

У мене є два світлодіоди паралельно з різними напругами вперед, і хочу знати, скільки струму протікає кожен з них. У них підключений один серійний резистор до розбиття. Так:

введіть тут опис зображення

Оскільки світлодіоди не дотримуються закону Ома, я не знаю, як обчислити струм через кожен світлодіод. Я подумав, що слід поставитися до джерел напруги як світлодіод і застосувати петлі KVL, але я все ще застряг.

введіть тут опис зображення

led circuit-analysis

— tgun926
джерело

Якщо ви ставите це як практичне запитання (тобто ви хочете побудувати цю схему), ви завжди повинні давати кожному світлодіоду свій власний резистор, що обмежує струм. Як згадував @Andy aka, вони не будуть ідеально підібрані, і ви, швидше за все, спалить один із світлодіодів.

— Харі Ганті

1

пов'язана нитка: Чи є паралельні діоди поганою ідеєю?

— Нік Алексєєв

Що вони всі сказали - І / АЛЕ. Світлодіоди мають (модифіковану) експоненціальну криву напруги / струму, яка показана на технічному аркуші всіма хорошими виробниками (і деякими поганими). Світлодіоди НЕ мають фіксованого струму - він змінюється залежно від напруги. Якщо ви розміщуєте два світлодіоди з різними кривими Vf / If паралельно, вони стабілізуються в точці, коли падіння резистора створює напругу, при якому струм світлодіода приводить до напруги, що подається через світлодіод. Хоча це банально очевидно, це також (майже) глибоке :-). ....

— Рассел Макмахон

.... Система динамічна. Ви МОЖЕТЕ моделювати це, але, ймовірно, простіше і майже завжди досить добре - це невелика ітерація, використовуючи VI криві для кожного світлодіода. Ви можете легко обчислити наданий V_LED заданий струм з: [V_LEDS = Vsupply - I_LEDS x Rseries]. Підключіть різні V_LEDS до двох кривих VI, поки струми не збігаються із наведеними вище формулами. Займає хвилину чи кілька.

— Рассел Макмахон

20

Якщо два світлодіоди з різною напругою вперед підключені, як показано, то для ідеалізованих електронних деталей світлодіод з вищим V _f не дозволить провести струм через нього і не засвітиться зовсім. Світлодіод із нижньою V _f буде єдиним загорітися.

схематичний

^{імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab}

Щоб зрозуміти це краще, зауважте, що вольтметр, як показано вище, буде читати 2,4 Вольт, напруга вперед LED1 і цього недостатньо, щоб засвітити LED2.

Щоб обчислити струм, виведений з акумулятора (перша діаграма в запитанні), падіння напруги на резисторі 100 Ом, що проходить зазначений струм, повинно дорівнювати різниці між живленням (5 Вольт) і V _f (2,4 Вольт):

Я = \frac{V}{R} = \frac{5,0 - 2.4}{100} = 0,026 А = 26 м А

$I = \frac{V}{R} = \frac{5.0 - 2.4}{100} = 0.026 A = 26 mA$

Таким чином, LED1 також матиме 26 мА, що протікає через нього, а LED2 матиме 0 мА .

При використанні компонентів реального світу поведінка незначно відрізняється. Зверніть увагу на графік VI для цього синього світлодіода 2,7 вольт :

VI крива для світлодіода

Незважаючи на те, що аркуш вказує на напругу вперед від 2,7 (типово) до 3,6 Вольт, фактичний струм, який він дозволить на 2,4 Вольт, показаний червоною лінією, трохи нижче 1 мА, що йде за графіком. Звичайно, графік - це наближення. Навіть два світлодіоди з однієї виробничої партії матимуть дещо інші фактичні криві VI, а зміна температури додасть ще один набір змінних.

Як би там не було, цей струм ~ 1 мА через світлодіод2 зменшить струм, проведений LED1, приблизно на стільки ж, якби дещо спростити речі. Точні струми через два світлодіоди можна визначити лише експериментальним шляхом, завдяки змінним умовам навколишнього середовища та виробництву, що впливають на різні частини.

— Аніндо Гош
джерело

Я не впевнений, що назвав би різницю між 0 і 1 мА "незначно", 1мА достатньо, щоб отримати помітне світло від більшості світлодіодів.

— Пітер Грін

4

Якщо два світлодіоди були абсолютно ідеально підібрані один до одного, то вони могли б ділити один і той же резистор. Оскільки вони не чудово узгоджуються з VI характеристикою, одна може здаватися трохи яскравішою, ніж інша, тому що вона буде частіше свиняти струмом.

Щоб цього уникнути, зазвичай вважається кращим використовувати резистор для кожного світлодіода, але, незважаючи на це, деякі світлодіоди будуть здаватися яскравішими, але (статистично) менше, ніж якщо всі світлодіоди розділяли один резистор.

— Енді ака
джерело

1

ПРИМІТКА. У світлодіодів (і діодів, BJT) є коефіцієнт негативної температури, тому додатковий випуск з одним резистором опіку - це термічне зникнення (що більше турбує про світлодіоди більшої потужності)

— JonRB

Як деякі ІК-драйвери відходять від використання одного резистора відносно високого (порівняно з типовим ~ 200 Ом або близько того) значення опору, більше 10 К, щоб обмежити струм для всіх світлодіодів?

— sherrellbc

@sherrellbc: ІС драйвера, на який ви посилаєтеся, використовують резистор для управління внутрішніми джерелами струму, і він матиме одне джерело струму для кожного світлодіодного виходу.

— Пітер Беннетт

Я схильний працювати над припущенням, що за "однакових" індикаторів ви можете піти зі спільним (між двома світлодіодами) резистором, але для освітлення (де ви хочете майже максимальний струм) ви не можете. Для індикаторів припустимо світлодіоди, які можуть працювати на 20mA макс. Виберіть резистор, щоб забезпечити 10 мА на світлодіод. Якщо 1 світлодіод зникає в димі, то вижив все ще знаходиться в межах специфіки, також початковий струм є досить низьким, щоб зменшити значне самонагрівання. Однак якщо ви проектуєте дошку, немає сенсу скупитися на резистори.

— Кріс Х

3

Часто аркуші специфікацій містять IV графіки, ви можете отримати уявлення, порівнюючи напругу і додаючи струми разом і роблячи кілька послідовних наближень. Якщо, наприклад, світлодіоди мають різні кольори, вони матимуть значно різні напруги вперед, а світлодіод високої напруги (як правило, коротша довжина хвилі) майже не буде вимкненим.

Загалом, вам потрібно буде розв’язати систему рівнянь:

V_{с у p p л у} = R_{1} (Я_{л е г 1} + Я_{л е г 2}) + V_{л е г}

$V_{supply} = R_1(I_{led1}+I_{led2}) + V_{led}$

Я_{л е г 1} = f_{1} (V_{л е г})

$I_{led1} = f_{1}(V_{led})$

Я_{л е г 2} = f_{2} (V_{л е г})

$I_{led2} = f_{2}(V_{led})$

де f1 і f2 - функції, що виражають відповідні IV характеристики світлодіодів. Ви можете знайти приблизне рішення за допомогою графіків, або, якщо вас цікавить, ви можете використовувати математичну модель (наприклад, див. Статтю про моделювання діодів у Вікіпедії ) і знайти символічне рішення або приблизне числове рішення, використовуючи по суті те саме послідовне наближення метод, як ви б із сюжетами.

Що стосується більш практичної уваги, вам потрібно використовувати окремі баластні резистори, якщо ви хочете, щоб обидва світлодіоди працювали. Можливо, ви також зможете живити LED1 (2,4 В) від LED2 через невеликий баластний резистор, особливо якщо LED2 - це діод високого струму, який має високу струм.

— biggvsdiccvs
джерело

0

Відповідь "шахрая" полягає в тому, щоб поставити резистор низького ома (наприклад, 1 Ом) послідовно з кожним світлодіодом, виміряти напругу на кожному і обчислити відносні струми з хорошим законом ol 'Ohms.

— user51520
джерело

+1 не тому, що він відповів на питання добре (не вдалось), але це значно покращить світлодіодний струм.

— Рассел Макмахон

0

На початку 80-х років я зробив винахід на основі цієї «поганої» ідеї - 3-світлодіодного індикатора нульової напруги. Цікаво подивитися, як це працює. Світлодіод 1 був зеленим (VF = 2,5 В), тоді як світлодіод 5 і світлодіод 7 - червоним (VF = 1,5 В). Базовий резистор 8 можна опустити; співвідношення між опорами 2 і 3 можна змінювати, але їх суму слід підтримувати постійною.

Світлодіодний індикатор нульової напруги

— Схематичний фантастик
джерело

-1

Використовуючи схему вище, вам потрібно буде знати три значення, щоб визначити поточне значення.

$R$
$V_f$
$V_s$

Отримавши ці три значення, підключіть їх до цього рівняння, щоб визначити струм:

Я = \frac{V_{с} - V_{f}}{R}

$I = \frac{V_s-V_f}{R}$

— Діпак Кумар
джерело