Світлодіодне споживання енергії в теорії та реальності

Теоретично, якщо один світлодіод споживає 10 мА, то 17 паралельних світлодіодів споживає 170 мА, але насправді, коли я підключаю 17 паралельних світлодіодів, вони споживають лише 100 мА, а не 170 мА, чому існують різниці між теорією та реальністю?

Ви припускаєте, що кожен із цих світлодіодів має ідеально однакові IV криві. Зазначені специфікації є номінальними, типовими цифрами, і варіації будуть.

Один світлодіод може бути 10 мА при 1,9 ВФ, але інший може бути 8 або 12 мА або різний при тому ж ВЧ. Це навіть не враховуючи яскравість. Два світлодіоди з однаковою кривою IV також можуть помітно відрізнятися за кольором та яскравістю.

Ви також повинні враховувати точність або округлення вашої поставки. Він вимірюється лише до 100-ї Амп. Недостатньо для належного діапазону одного міліампер.

Враховуйте також стійкість використовуваної дошки. Якщо ви вимірюєте напругу на першому та останньому світлодіоді, ви можете помітити різницю.

Ви повинні використовувати хороший амперметр або мультиметр у поточному режимі та індивідуально виміряти кожен із світлодіодів у цій схемі, щоб побачити, скільки насправді витрачає кожен світлодіод.

Ваш вимірювач живлення має роздільну здатність до 0,01 А (10 мА). Фактичний струм може становити від 5 мА до 15 мА для одного світлодіода.

Переключіть свій жовтий мультиметр на діапазон mA, підключіть кабелі до правильних розеток та послідовно підключіть мультиметр за допомогою одного світлодіода та отримайте більш точне вимірювання.

Паралельні світлодіоди таким способом не рекомендується. Ті, хто має нижній спад напруги вперед, повіять струм. Або підключіть їх послідовно з обмеженим струмом або поставте послідовно резистор з кожним світлодіодом, щоб обмежити струм.

Транзистор і Пассербі отримали ідеально хороші відповіді на поставлене вами питання, але дозвольте спробувати щось трохи більш вичерпне.

У вас, здається, є кількість світлодіодів, і якщо у вас є кілька запасних частин, спробуйте цей експеримент. Привід 1 світлодіод на 1,9 вольта. Запишіть струм. Підвищити напругу до 2,0. Тепер спробуйте 2.1. Ви побачите, що струм зростає дуже швидко, і я буду здивований, якщо 2,1 вольт не вбиває світлодіод. Тепер замініть світлодіод на резистор 200 Ом і повторіть тест. Це встановлює, що струм збільшується набагато швидше за світлодіодом, ніж за допомогою резистора, коли буде досягнуто напруги включення.

Тепер ось щось, чого ви не знаєте - за фіксованої напруги струм через світлодіод буде збільшуватися зі збільшенням температури світлодіодів.

Оскільки стає гарячіше, струм його збільшиться, а також зросте і його температура. Що, звичайно, означає, що його струм зросте ще більше. Ви можете бачити, куди це веде - технічний термін - термічний відбіг . Тому це призводить до першого і найважливішого правила: ніколи не намагайтеся приводити світлодіод від джерела напруги. Завжди обмежуйте струм. Це найпростіше зробити, якщо забезпечити більш високу напругу і послідовно використовувати резистор граничного струму. У вашому випадку 5-вольтовий джерело живлення та резистор 300 Ом дадуть близько 10 мА безпечно.

Крім того, ваша установка показує, що вам пощастило у виборі світлодіодів - вони, здається, приблизно однакової яскравості. Як зазначив Пассербі, це взагалі не так. Тому не зв'язуйте купу світлодіодів разом, а керуйте ними від одного резистора. Це дозволить запропонувати діапазон яскравості світлодіодів. Якщо ви не хочете рівномірної яскравості, ви можете подумати, що це нормально, але є ще одна справа.

Скажімо, у вас паралельно 10 світлодіодів, кожен малюнок (сподіваєтесь) на 10 мА, загалом 100 мА. Для цього використовується джерело живлення 5 вольт і резистор 30 Ом. Вам добре з нерівномірною яскравістю. Є проблема?

Цілком можливо. Так само, як світлодіоди неоднакові за яскравістю для тієї ж напруги, так і вони не проводять однаковий струм при тій же напрузі.

Скажімо, один із світлодіодів природно виводить трохи більше струму, ніж інші при загальній напрузі. Це означає, що оскільки потужність дорівнює часу напруги струму, вона розсіює більше енергії, ніж інші, а це означає, що вона стане гарячішою. У свою чергу це зменшує свою напругу більше, і вона притягує більше струму. У гіршому випадку, найслабший світлодіод буде світити все більше і більше струму, поки він не згорить, і він, ймовірно, не вийде з ладу. Це означає, що наступний найслабший світлодіод почне завивати струм, і в гіршому випадку процес триватиме до тих пір, поки всі світлодіоди не зникнуть. Цей процес може відбуватися і з іншими компонентами, і він отримав прізвисько "режим петард". У цьому випадку це стає можливим обмеженням струму, який встановлюється занадто високим: тобто

Це призводить до іншого правила, якого слід дотримуватись: обмежте струм кожним світлодіодом окремо. Зазвичай це означає один резистор на світлодіод або рядок світлодіодів послідовно. Наприклад, якщо у вас є 12-вольтове джерело, ви можете поставити 4 або 5 світлодіодів послідовно і використовувати один резистор для обмеження струму в струні. Ви можете часто обійти це за невелику кількість світлодіодів, якщо ви знаєте про наслідки. З двома світлодіодами паралельно вам, ймовірно, не доведеться турбуватися про збої режиму петарди, оскільки не багато світлодіодів помре вдвічі більше нормального робочого струму, але ви все одно отримаєте неоднакову яскравість. Чим більше світлодіодів ви поставите паралельно, тим більше шансів катастрофічного виходу з ладу. Вибір залежить від вас, і ви, ймовірно, захочете ризикувати, поки вас кілька разів не спалить.

"Добре судження виходить із досвіду. Досвід виходить із поганого судження".

Проста відповідь - помилка округлення, лише "1 значна цифра" в 0,01 А, яка повинна читати 0,0058 А

Але тепер ви можете обчислити поточну 100/17 = 5,8 мА на світлодіод через відсутність 3-х значущих цифр від одного показання світлодіода.

Крім того, ви можете передбачити підйом струму зі збільшенням напруги. Номінальний 5-міліметровий ультраяскравий світлодіод має внутрішню ШОЕ 15 Ом. З 15 світлодіодами в // ШОЕ буде дорівнює 1 Ом. (& 17 трохи менше.) Таким чином, кожен точний підйом 0,10 В призводить до підйому ~ 0,10А, що говорить про "коліно" кривої Vf - 1,8 В, де ШОЕ динамічно зростає.

Для захисту від невідповідних ШОЕ в світлодіодах я рекомендую додавати мінімум 50% коефіцієнта ШОЕ або приблизно 8 Ом, приводячи їх до максимуму паралельно.

Це впливає на Vf vs If і може мати вузький допуск <1% від однієї партії або широкий допуск на високій стороні від змішаних партій. Ерго це впливає на обмін струмом і стає значущим лише тоді, коли самонагрівання зменшує Vf. Цю різницю прискорюють при підвищенні струму вище 20 мА, особливо там, де внутрішня порогова напруга знижується (ефект Шоклі), таким чином напруга на внутрішньому об'ємному опорі ESR зростає та притягує більше струму від постійної напруги живлення.

В результаті, світлодіодні настільки ж точні, як і низьковольтні Zeners, які також мають подібні допуски, часто гірші, через підвищення поліпшення якості постачальників світлодіодів високої яскравості.

Орієнтовна формула цього червоного світлодіода стає

Vf = 1,8 + Якщо * ESR

Природно додавання невеликої серії R виключає невідповідність чутливості wrt "діодний тепловий діод".

Натурально ефективність втрачається додаванням невеликої серії R, але за рахунок стабілізації очікуваного струму.

Тепер формула стає;

Vout = 1,8 + Якщо * (ESR '+ Rs)

... де Vout є драйвером або Vcc, який також має ESR, який може бути включений до ESR 'вище. наприклад, 5V CMOS становить ~ 50Ω, тоді як CMOS <= 3,3 макс. Vcc - ~ 25Ω ESR.

. потім виберіть "If" і вирішіть для Rs.

Але більшість людей просто використовують номінальний Vf @ 20mA і обчислюють RS

Rs = (Vcc-Vf) / Якщо

потім виберіть "If" і вирішіть для Rs, використовуючи найгірший випадок максимального Vcc

ШОЕ - просто зручний термін для диференціального опору, інакше відомий як RdsOn у CMOS та MOSFET.

Для білих світлодіодів 5 мм

це Vf = 2,85 + Якщо * 15Ω

для номінальних хороших деталей з подібними допусками.

Я думаю, що опір окремих світлодіодів більший, і коли ми з'єднуємо їх паралельно. Отже, опір паралельно зменшується від індивідуального значення, тому струм на 10 світлодіодів менший. 1 / Rt = 1 / R1 + 1 / R2 + ..........