Простий спосіб розібратися у Vf світлодіода, щоб вибрати відповідний резистор

39

Мені було цікаво, який найпростіший спосіб з'ясувати напругу світлодіода вперед, використовуючи інструменти вимірювання. Я знаю, що ми можемо вважати, що червоні світлодіоди становлять приблизно 1,8 В - 2,2 В, і що у нас є аналогічна інформація щодо інших світлодіодних кольорів, але мені було цікаво, чи є спосіб розібратися, не припускаючи цього.

Я придбав декілька світлодіодів, які не мають технічного опису зі своїми специфікаціями - так як я хотів би записати цю інформацію. (Я вчуся)

Більшість відповідей я бачу, починаючи з послідовного підключення світлодіода до резистора, але я хочу переконатися, що резистор є правильним, перш ніж підключати його.

led voltage resistors

— діегореймендез
джерело

1

Це занадто розпливчасто, і це здається, що ви робите все дуже складним. Що ви маєте на увазі під "правильно?" Якщо у вас є певний струм, який ви хочете провести через світлодіод, то ви можете або використовувати джерело живлення з регульованим струмом, або побудувати просту схему мийки струму. Зачепи його, виміряй Vf за допомогою VOM. Ви можете виміряти, Якщо ви теж хочете. Просто переконайтесь, що падіння напруги амперметра не включено в вимірювання напруги. Після того, як ви знаєте Vf у потрібному випадку, якщо ви зможете легко розрахувати відповідне значення резистора.

— mkeith

3

Можливо також, що моє розуміння неправильне, тому сміливо зазначайте концептуальні помилки у своєму питанні. Моє сумнів: я хотів би розібратися в Vf світлодіода, перш ніж підключити його до резистора. Причина в тому, що я новачок, і я хотів би уникати будь-яких припущень щодо цього. Спочатку виміряйте -> обчисліть -> реалізуйте.

— diegoreymendez

3

Ви завжди повинні бути в безпеці малим струмом, так що ви можете почати з резистора, який, як ви знаєте, буде занадто великим, а потім спробувати менші та менші резистори (тому все більше і більше струму). Зупиніться, коли ви задоволені тим, наскільки це яскраво.

— Остін

У статті Вікіпедії світлодіодна схема має гарне пояснення щодо різних розрахунків та міркувань, необхідних для простих світлодіодних схем.

— Річард Чемберс

57

Я згоден з деякими з інших тут ... ти дуже стараєшся.

Як вже згадували інші, світлодіодне падіння вперед залежить від його струму зміщення, але майже для кожного застосунку любитель потрапляє в це не те, на що вам доведеться витратити багато часу, переживаючи.

Практично на кожному кишеньковому мультиметрі встановлено діод. Він підкаже вам напругу прямого діода на рівні тесту зсуву лічильника (як правило, декілька мА). Це дуже швидко поставить вас у правильний м'яч.

Визначення світлодіодного падіння вперед (простий спосіб)

Встановіть метр на діод (тобто №14 на цьому малюнку).

this picture

Підключіть світлодіод до провідників лічильника, перевіривши правильність полярності
Лічильник вказуватиме падіння вперед (зазвичай 1В-3В для більшості світлодіодів.) Зверніть увагу, що світлодіод може світитися.

Тепер, коли у вас є спад напруги світлодіода, ви можете зрозуміти, скільки напруги потрібно буде скинути на все інше в ланцюзі. Для дуже простих схем це може бути просто обмежувальний резистор. Для більш складних схем це може бути біполярний або польовий транзистор, а може бути навіть щось більш езотеричне. У будь-якому випадку: Напруга через послідовний ланцюг буде розподілено через усі елементи ланцюга. Припустимо дуже просту схему з червоним світлодіодом, резистором та джерелом живлення.

Якщо на лічильнику вказано 1,2 В Vf для світлодіода, ви знаєте, що вашому резистору доведеться падати 5 В - 1,2 В або 3,8 В. Якщо припустити, що вам потрібно близько 10 мА через світлодіод, це тепер просте питання застосування закону Ома. Ми знаємо, що в послідовній схемі струм через усі елементи повинен бути однаковим, тому 10 мА через резистор означає 10 мА через світлодіод. Так:

R = V / I
R = 3.8V / 10mA
R = 380 ohms

Якщо підключити свій світлодіод до джерела живлення 5 В за допомогою резистора 380 Ом послідовно, ви знайдете світлодіод, що світиться яскраво, як ви задумали. Тепер ваш резистор може впоратися з розсіюванням потужності? Подивимось:

P = V * I
P = 3.8V * 10mA
P = 38mW

38мВт знаходиться в межах специфікації розсіювання для будь-якого резистора 1/4 або 1/8 Вт. Взагалі кажучи, ви хочете залишатися непогашеною за потужність пристрою, якщо не знаєте, що робите. Важливо усвідомити, що резистор, розрахований на 1/4 Вт, не обов'язково буде прохолодним на дотик, коли розсіюється 1/4 Вт!

Що робити, якщо ви хотіли керувати тим самим світлодіодом із 24В джерелом живлення? Закон Ома на допомогу знову:

R = V / I
R = (24V - 1.2V) / 10mA
R = 22.8V / 10mA
R = 2280 ohms (let's use 2.4k since it's a standard E24 stock value):

І перевірка потужності (використовуючи альтернативне рівняння потужності просто для зміни речей):

P = V^2 / R
P = 22.8V * 22.8V / 2400 ohms
P = 217mW

Тепер ви помітите, що, підводячи прикладене напруга вгору, ми підвели напругу через резистор вгору, і це, в свою чергу, призводить до значного зростання загальної потужності, що розсіюється резистором. У той час як 217 МВт технічно знаходиться під потужністю 250 МВт, який може справити резистор на чверть Вт, він отримає ГОРЯЧЕ . Я б запропонував перейти на 1 / 2W резистор. (Моє правило щодо резисторів полягає в тому, щоб їх розсіювання не перевищувало половини їхнього рівня, якщо ви активно не охолоджуєте їх або не маєте конкретних потреб, визначених у специфікації).

— акольсміт
джерело

Піднесена відповідь, за винятком того, що падіння СЕ при насиченні в транзисторі не повинно бути (і часто не є) 1,4 В, інакше все ідеально пояснено і відпрацьовано.

— Асмільдоф

2

@diegoreymendez Так, у мого лічильника вони є і на одній і тій же настройці. Зазвичай буде інша кнопка для вибору між режимами в одному положенні вимикача вибору. Зверніться до посібника з лічильника, щоб отримати детальну інформацію про ваш лічильник.

— akohlsmith

2

@diegoreymendez Ви маєте рацію, ви хочете знати, що таке Vf для того, щоб керувати ним правильно, але те, що ми всі тут говоримо, - це дуже грубе "правило", що підходить для цього типу додатків. Дуже багато новачків потрапляють у точність, коли немає потреби в точності. Коли ти повинен бути точним і коли ти можеш бути загальним, має досвід і, як правило, і зруйновані частини. :-)

— akohlsmith

4

@diegoreymendez: Мабуть, ваш вимірювач має максимум 1,99 вольт в режимі діодного тесту, тому він не може вказати Vf, якщо він вище цього. Вам доведеться використовувати один із методів, зазначених в інших відповідях для світлодіодів високої напруги.

— Пітер Беннетт

1

@ Ned64 без таблиці, ви обмежилися експериментами. Лічильник світла та змінний резистор дасть вам криву, що показує вхідний струм проти вихідного світла. Це буде дещо складніше, ніж це, але насправді не існує такого поняття, як "ідеальний струм" - всі компоненти будуть відрізнятися від PVT. Виберіть значення, яке працює для випадку 80% (що дійсно є 99%) і запустіть його.

— akohlsmith

12

Якщо у вас є джерело живлення з регульованою межею струму (як ця ), то це стає дуже просто.

Встановіть вихідну напругу близько 5 В і наберіть межу струму до кінця.
Підключіть діод безпосередньо до джерела живлення, без резистора. Не хвилюйтесь! Ви вже обмежили течію!
Набирайте струм, поки він не досягне вашої мети (скажімо, 20mA).

Блок живлення обмежує струм через світлодіод до набраного межі. Дисплей напруги покаже вам, яка напруга потрібна для того, щоб підштовхнути стільки струму. Це ваше напруга вперед!

— бітмак
джерело

це не здається ні швидким, ні легким, але це спрацює. Для мене швидко і легко - це використання налаштування падіння діода мого лічильника та вимірювання світлодіода. :-)

— akohlsmith

@akohlsmith Це правда! Ви повинні поставити це у відповідь! Я вважаю, що мій метр дає лише приблизну оцінку, оскільки Vf може бути значно іншим при 1-2mA, ніж при 20mA ...

— бітмак

2

Немає необхідності в короткому виході, просто відкрутіть обмеження струму до нуля, підключіть світлодіод через джерело живлення, а потім відрегулюйте струм на потрібний світлодіодний струм і прочитайте вихідну напругу живлення. Це буде Vf.

— EM Fields

@EMFields Ха, я роблю цей додатковий крок протягом багатьох років! Моя подяка тобі. Я відредагую відповідь ...

— бітмак

1

@diegoreymendez Так, причиною серії резисторів є обмеження струму, що проходить через світлодіод. Ваш "стандартний" світлодіод, який називається "5 мм" або "T 1-3 / 4", як правило, може працювати з 20mA. Деякі світлодіодні індикатори на поверхні можуть працювати лише на декілька мА, тоді як світлодіод потужністю 3 Вт може працювати з повним підсилювачем (при Vf = 3V!). Чим більше струм, тим яскравіше освітлення. Зазвичай я вважаю, що 5 мА достатньо для 5 мм світлодіода, навіть якщо це може зайняти 20 мА. Це залежить від вашої заявки.

— бітмак

8

Найчастіше світлодіоди можуть справляти щонайменше 20 мА, тож якщо ви виберете значення резистора, яке передаватиме 20 мА при підключенні безпосередньо через джерело живлення, світлодіод не буде пошкоджений при послідовному підключенні до цього резистора. Тоді просто виміряйте напругу на світлодіоді, щоб отримати напругу світлодіода вперед. Напруга світлодіода буде дещо відрізнятись від струму, але струм, який ви врешті виберете використовувати, зовсім не критичний.

Я, як правило, припускаю, що звичайні червоні, жовті та зелені світлодіоди становлять близько 2 вольт, і я орієнтуюся на струм близько 10 мА (хоча останнім часом у мене були надзвичайно ефективні зелені світлодіоди, де мені довелося зменшити струм до 1 мА, щоб отримати бажану яскравість (тьмяність?)). Немає реальної необхідності отримувати надзвичайно наукові знання про це!

— Пітер Беннетт
джерело

2

Насправді я нещодавно відібрав пару котушок з китайської фабрики, а темно-червоний, смарагдово-зелений, аква-помаранчевий світлодіод були такими яскравими, що в звичайних тестових дошках для позначення логічних сигналів я використовую 0,05 мА, щоб уникнути сліпоти у випадку повного байта одночасно.

— Асмільдоф

7

Щоб розширити відповідь Пітера Беннета: візьміть свій світлодіод, додайте 1-кратний резистор і застосуйте 12 вольт (переконайтеся, що правильність полярності). Тепер виміряйте напругу на світлодіоді. Це дасть вам Vf приблизно 10 мА. Якщо ви хочете знати Vf в 20 мА, нам 500 Ом резистор. Якщо ви хочете знати Vf на 1 мА, використовуйте 10k. Жодне з цих чисел не є надто точним, але точно знати Vf - це не загальна корисна ідея. Як мінімум, Vf буде змінюватися залежно від температури, тому нав’язливість щодо цього нікуди не потрапить.

— WhatRoughBeast
джерело

2

Ви неправильно розумієте, як працює світлодіод у тому, що Vf - це не напруга, яке ви ставите на світлодіод, щоб він працював, це напруга, яке з’являється (падає) на світлодіод, коли через нього примусовий струм.

Якщо ви подивитесь на відповідний інформаційний лист, ви побачите Vf (min), Vf та Vf (max), вказані для конкретного струму, і що це означає, що якщо ви примусите вказаний струм через світлодіод, ви можете розраховувати на Vf потрапляти будь-де між Vf (min) і Vf (max), типовим значенням є Vf.

Отже, відповідь на ваше запитання:

enter image description here

Блок живлення - це будь-яке джерело змінної напруги, R забезпечує баласт для світлодіода, зменшуючи його чутливість до змін джерела живлення.

Це не дасть світлодіоду випустити його чарівний дим, якщо ви ненавмисно закрутили джерело живлення занадто далеко, і його значення [R] не є критичним, в межах причини.

Наприклад, якщо ви використовуєте резистор 1000 Ом і ви намагаєтесь проштовхнути 20 мА через світлодіод, то 20 мА також має пройти через R, тож R знизиться:

E = ІЧ = 0,02 А \times 1000 Ω = 20 вольт,

$\text{ E = IR} = 0.02A \times 1000 \Omega = \text {20 volts,}$

і вам знадобиться деякий простір для цього світлодіода.

"А" - це амперметр, який використовується для вимірювання струму через світлодіод, а "V" - вольтметр, який використовується для вимірювання напруги на світлодіоді.

У використанні, що ви зробите, було б запустити живлення на нульових вольтах, а потім закрутити його до тих пір, поки амперметр не прочитає 20 міліампер, тоді напруга, що відображається на вольтметрі, буде Vf для цього конкретного діода в цьому конкретному струмі та навколишньому середовищі температура.

Повертаючись до свого запитання, спосіб визначити, яке значення серійного опору є "правильним" для вашого світлодіода, спочатку визначте його Vf при бажаному прямому струмі (Якщо), а потім використовуйте закон Ома для визначення значення опору, подобається це:

R = \frac{V с - V f}{Я f}

$\text {R = } \frac{Vs - Vf}{If}$

Якщо припустити, що Vs (напруга живлення) становить 12 вольт, що Vf - 2 вольта, і що якщо 20 мА, у нас буде

R = \frac{12 V - 2 V}{0,02 А} = 500 Ом

$\text {R = } \frac{12V - 2V}{0.02A} = \text{500 ohms}$

Тоді, щоб визначити потужність, яку резистор буде розсіювати, ми можемо написати:

Pd = (Vs - Vf) \times Якщо = 10V \times 0,02А = 0,2 Вт

$\text{Pd = (Vs - Vf)} \times \text{If}\ = \ \text{10V} \times \text{0.02A} = \text{0.2 watts}$

510 Ом - це найближче значення E24 (+/- 5%), яке зберігатиметься Якщо на консервативній стороні 20 мА, і резистор 1/4 Вт повинен бути добре.

Качиний суп, так? ;)

— Е. М. Поля
джерело

1

Хоча це йде обома шляхами, хоча. Якби у вас був ідеальний джерело напруги з V = Vf світлодіода на якомусь струмі, і нічого іншого, світлодіод пропустив би цей струм. Звичайно, погана новина полягає в тому, що якщо ви трохи закінчилися (недосконала подача, дрейф через температуру тощо), ваш струм може бути значно більшим і вибухнути світлодіодом, тому це не дуже вдалий спосіб регулювання речей на практиці.

— варення

1

Побудуйте джерело постійного струму, тому що загальні живлення на стенді звичайно не знижуватимуться. Це може бути легкий ланцюг транзистора 1 або 2. Це легко, тому що не потрібно бути точним. Розумним струмом буде той струм, яким ви маєте намір керувати світлодіодом. Тепер ваш DVM дасть вам вимірювання прямого вольта, і ви не будете дути будь-які світлодіоди

— Аутист
джерело