Jak dzielony jest prąd za pomocą dwóch równoległych diod LED?

10

Mam dwie diody LED równolegle z różnymi napięciami przewodzenia i chcę wiedzieć, ile prądu przepływa przez każdą z nich. Przed podziałem mają podłączony szeregowy rezystor szeregowy. Tak jak:

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Ponieważ diody LED nie są zgodne z prawem Ohma, nie jestem pewien, jak obliczyć prąd przez każdą diodę. Pomyślałem, że powinienem traktować diody LED jak źródła napięcia i zastosować pętle KVL, ale nadal utknąłem.

wprowadź opis zdjęcia tutaj

led circuit-analysis

— tgun926
źródło

Jeśli zadajesz to pytanie jako praktyczne (tzn. Chcesz zbudować ten obwód), zawsze powinieneś nadać każdej diodzie LED własny opornik ograniczający prąd. Jak wspomniano @Andy aka, nie będą one idealnie dopasowane i prawdopodobnie skończy się to spaleniem jednej z diod LED.

— Hari Ganti,

1

powiązany wątek: Czy diody równoległe to zły pomysł?

— Nick Alexeev

Co wszyscy powiedzieli - I / ALE. Diody LED mają (zmodyfikowaną) wykładniczą krzywą napięcia / prądu, która jest pokazana w karcie danych przez wszystkich dobrych producentów (i niektórych złych). Diody LED NIE mają stałego poboru prądu - zmienia się w zależności od napięcia. Po umieszczeniu dwóch diod LED o różnych krzywych Vf / If równolegle stabilizują się one w punkcie, w którym spadek rezystora wytwarza napięcie, przy którym suma prądu diody LED powoduje napięcie dostarczane przez diodę LED. Chociaż jest to banalnie oczywiste, jest również (prawie) głębokie :-). ....

— Russell McMahon,

.... System jest dynamiczny. Możesz modelować, ale prawdopodobnie łatwiejsze i prawie zawsze wystarczająco dobre jest trochę iteracji przy użyciu krzywych VI dla każdej diody LED. Możesz łatwo obliczyć podany V_LED z danym prądem z: [V_LEDS = Vsupply - I_LEDS x Rseries]. Podłącz różne V_LEDS do dwóch krzywych VI, aż prądy będą zgodne z tym, co daje powyższa formuła. Trwa minutę lub kilka.

— Russell McMahon,

20

Jeśli podłączone są dwie diody LED o różnych napięciach przewodzących, jak pokazano, wówczas w przypadku wyidealizowanych części elektronicznych dioda o wyższej wartości V _f nie przepuszcza przez nie prądu i wcale się nie zapala. Świeci się dioda LED o niższej wartości V _f .

schematyczny

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

Aby to lepiej zrozumieć, należy zauważyć, że woltomierz, jak pokazano powyżej, będzie odczytywał 2,4 wolta, napięcie przewodzenia diody LED1, i to jest niewystarczające do zapalenia diody LED2.

Aby obliczyć prąd pobierany z akumulatora (pierwszy schemat w pytaniu), spadek napięcia na rezystorze 100 omów przechodzącym przez wspomniany prąd musi być równy różnicy między zasilaniem (5 woltów) a V _f (2,4 wolta):

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

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

W ten sposób dioda LED1 będzie miała przepływ 26 mA , a dioda LED2 będzie miała wartość 0 mA .

Podczas używania komponentów ze świata rzeczywistego zachowanie jest nieznacznie inne. Zwróć uwagę na wykres VI dla tej niebieskiej diody LED o napięciu 2,7 V :

Krzywa VI dla LED

Mimo że arkusz danych wskazuje napięcie przewodzące od 2,7 (typowo) do 3,6 woltów, rzeczywisty prąd, na który pozwoli przy 2,4 woltach, pokazany czerwoną linią, jest nieco poniżej 1 mA przechodzącego przez wykres. Oczywiście wykres jest przybliżeniem. Nawet dwie diody LED z tej samej partii produkcyjnej będą miały nieco inne rzeczywiste krzywe VI, a zmiany temperatury dodadzą kolejny zestaw zmiennych.

Tak czy inaczej, ten prąd ~ 1 mA przez diodę LED2 zmniejszy prąd pobierany przez diodę LED1 o mniej więcej taką samą wartość, gdybyśmy nieco uprościli sprawę. Dokładne prądy przez dwie diody LED można ustalić tylko eksperymentalnie, ze względu na zmienne środowiskowe i produkcyjne wpływające na różne części.

— Anindo Ghosh
źródło

Nie jestem pewien, czy nazwałbym różnicę między 0 a 1ma „marginalnie”, 1mA wystarczy, aby uzyskać zauważalne światło z większości diod LED.

— Peter Green

4

Gdyby dwie diody LED były absolutnie idealnie do siebie dopasowane, mogłyby one dzielić ten sam rezystor. Ponieważ nie są idealnie dopasowane w charakterystyce VI, jeden może wydawać się nieco jaśniejszy od drugiego, ponieważ będzie miał tendencję do pobijania większego prądu.

Aby tego uniknąć, zwykle uważa się za preferowane użycie rezystora dla każdej diody LED, ale mimo to niektóre diody LED będą po prostu jaśniejsze, ale (statystycznie) mniej, niż gdyby wszystkie diody LED dzieliły jeden rezystor.

— Andy aka
źródło

1

UWAGA: diody LED (i diody, BJT) mają ujemny współczynnik temperaturowy, więc dodatkowy problem z pojedynczym rezystorem spalania jest niekontrolowany (bardziej dotyczy diod LED o większej mocy)

— JonRB

Jak niektórym układom scalonym sterownika unika się używania pojedynczego rezystora o stosunkowo wysokiej (w porównaniu do typowej ~ 200Ohm lub podobnej) wartości rezystancji, większej niż 10k, w celu ograniczenia prądu dla wszystkich diod LED?

— sherrellbc

@sherrellbc: Układy scalone sterownika, o których mowa, wykorzystują rezystor do sterowania wewnętrznymi źródłami prądu i będą miały jedno źródło prądu dla każdego wyjścia LED.

— Peter Bennett,

Mam tendencję do pracy przy założeniu, że w przypadku „identycznych” wskaźników można uciec ze wspólnym (między 2 diodami LED) rezystorem, ale w przypadku oświetlenia (tam, gdzie chce się prądu bliskiego maksimum) nie można. Dla wskaźników załóżmy, że diody LED mogą działać przy maks. 20 mA. Wybierz rezystor, aby zapewnić 10 mA na diodę LED. Jeśli 1 dioda LED znika w kłębach dymu, ocalały nadal znajduje się w granicach specyfikacji, również prąd początkowy jest wystarczająco niski, aby zmniejszyć znaczne samonagrzewanie. Jeśli jednak projektujesz płytkę, nie ma sensu przeczesywać rezystorów.

— Chris H

3

Często arkusze specyfikacji będą zawierać wykresy IV, możesz uzyskać pomysł, dopasowując napięcie i dodając prądy razem i wykonując kilka kolejnych przybliżeń. Jeśli na przykład diody LED mają różne kolory, będą miały znacznie różne napięcia przewodzenia, a dioda LED o wyższym wotum (zwykle krótszej długości fali) będzie prawie wyłączona.

Ogólnie rzecz biorąc, musisz rozwiązać układ równań:

V_{s u p p l y} = R_{1} (I_{l e d 1} + I_{l e d 2}) + V_{l e d}

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

I_{l e d 1} = f_{1} (V_{l e d})

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

I_{l e d 2} = f_{2} (V_{l e d})

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

gdzie f1 i f2 są funkcjami wyrażającymi odpowiednią charakterystykę IV diod LED. Możesz znaleźć przybliżone rozwiązanie za pomocą wykresów lub, jeśli jesteś zainteresowany, możesz użyć modelu matematycznego (np. Patrz artykuł na temat modelowania diod w Wikipedii ) i znaleźć rozwiązanie symboliczne lub przybliżone numeryczne, używając zasadniczo tego samego kolejnego przybliżenia metoda jak w przypadku wykresów.

Mówiąc prościej, musisz użyć osobnych rezystorów balastowych, jeśli chcesz, aby obie diody LED działały. Możliwe jest również doprowadzenie diody LED1 (2,4 V) z diody LED2 przez mały rezystor balastowy, szczególnie jeśli dioda LED2 jest diodą wysokoprądową o wysokiej częstotliwości.

— biggvsdiccvs
źródło

0

„Oszustem” jest ustawienie szeregowego rezystora o niskiej wartości (np. 1 om) z każdą diodą, zmierzenie napięcia na każdej z nich i obliczenie prądów względnych przy dobrym prawie zerowym.

— użytkownik51520
źródło

+1 nie dlatego, że dobrze odpowiedział na pytanie (nie zrobiło tego) ALE to robi znacznie poprawi pobór prądu LED.

— Russell McMahon,

0

Na początku lat 80. stworzyłem wynalazek na podstawie tego „złego” pomysłu - 3-diodowego wskaźnika zerowego napięcia. Ciekawie jest zobaczyć, jak to działa. Dioda LED 1 była zielona (VF = 2,5 V), natomiast dioda LED 5 i LED 7 - czerwona (VF = 1,5 V). Rezystor bazowy 8 można pominąć; stosunek rezystancji 2 i 3 można zmienić, ale ich suma powinna być stała.

Wskaźnik LED zerowego napięcia

— Fantazista obwodu
źródło

-1

Korzystając z powyższego obwodu, musisz znać trzy wartości, aby określić bieżącą wartość.

$R$
$V_f$
$V_s$

Po uzyskaniu tych trzech wartości podłącz je do tego równania, aby określić prąd:

I = \frac{V_{s} - V_{f}}{R}

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

— Deepak Kumar
źródło