LED'lerin neden maksimum akımı var?

14

Bu yüzden LED'lerin maksimum akıma sahip olduğunu anlıyorum (örneğin 20mA gibi), ancak bilimsel olarak neden bu?

Su benzetmesini kullanarak, yüksek voltaj gibi bir şeyi berbat edecek bir şey gibi görünüyor (bunu bir boruyu ya da bir şeyi üfleyen çok fazla "basınç" gibi düşünmeyi seviyorum). Elektron akış hızı neden bir şeye zarar verir?

led theory physics

— clabacchio
kaynak

3

@ IgnacioVazquez-Abrams Ne? Gerilim basınç kadar her bit fizikseldir. Aslında çok iyi bir benzetmedir çünkü her biri fiziksel potansiyeldir (birim malzeme başına enerji): basınç, metreküp başına joule cinsinden ve coulomb başına joule cinsinden voltaj olarak ölçülebilir.

— Phil Frost

9

Sihirli dumanın kaçmak için yeterli enerjiye sahip olduğu minimum akım budur .

— AE

Boru benzetmesiyle yapıştırma - su akışının hızı boruda yıpranmaya, yanların aşağıya takılmasına ve nihayetinde bir elektrik sigortası gibi kırılmaya neden olur?

— OJFord

" LED'lerin neden maksimum akımı var?" onları olağanüstü kılar. Hemen hemen her şeyin bir maksimum akımı vardır. (her ne kadar izolatörler maksimum gerilime sahip olarak daha kolay tanımlanabilir)

— MSalters

Her şeyin bir maksimum akımı, gerilimi (... ve gücü, dV / dt, vb.) Vardır, ancak bazı cihazlar (veya elemanları) "gerilim cihazları" (örn. Mikrodenetleyiciler, kapasitörler, MOSFET kapıları) ve diğerleri "mevcut cihazlar" dır. (örn. diyotlar, LED'ler, BJT'ler, MOSFET boşaltma kaynağı). Bunları başka bir şeye "dönüştürmek" yerine, cihazla alakalı terimlerdeki kanepe maksimumlarına çok daha bilgi vericidir (örn. Igs (max)? :P).

— Nick T

32

Bir benzetme bulmak zordur, çünkü elektrik sistemleri için olağan analojiler sıvı sistemleridir. Akışkan sistemleri ile ilgili harika bir şey, çalışma akışkanının bir şeyleri soğutmada da iyi olmasıdır ve çoğu insanın akışkan sistemleri ile pratik deneyimi, ısıtmanın çok önemli olmadığı akış oranlarını içerir.

Öyleyse farklı bir benzetme deneyelim: parmaklarınızın direncinden geçen bir ip. Parmaklarınız LED'dir ve LED'in voltaj düşüşü, parmaklarınızın her iki tarafındaki ipin gerginlik farkına benzer. Akım, ipin çekilme hızına benzer.

İp çok hızlı çekilirse parmaklarınız zarar görecek mi? Evet: buna "ip yanığı" diyoruz. Bu, hızına bakılmaksızın (LED'in yaklaşık sabit voltaj düşüşüne benzer şekilde) ip üzerinde sürekli bir gerilim farkı sağlamak için parmaklarınızın direncini ayarlasanız bile gerçekleşir.

Bunun nedeni, yapılan çalışma oranının ve dolayısıyla üretilen ısının, parmaklarınızın ipe uyguladığı kuvvetin ve ipin parmaklarınızda hareket etme hızının ürünü olmasıdır. Çok sert sıkarak veya ipi çok hızlı hareket ettirerek bir ip yanması alabilirsiniz.

"İş oranı" veya "enerji oranı" güç olarak adlandırılır . Bunu tanımlamanın bir yolu, mekanik sistemler için, kuvvet ( ) ve hız ( ) çarpımıdır : $F$ $v$

P = F v

$P = Fv$

Güç bir enerji oranı olduğu için, zaman başına enerji birimlerinde olması gerekir. SI birimlerinde, watt olarak da bilinen saniye başına joule . Yani, ancak hızlı halat hareket ediyor ve ne kadar kuvvet parmaklarınız buna başvuruyorsanız, yaptığınız işi saniyede joule bazı sayısı oranında. Bu enerji yok olamaz: Halatta ve parmaklarınızda ısı olur. Vücudunuzun ısıyı parmak uçlarınızdan uzağa aktarma yeteneğini aştığınızda cildiniz çok ısınır ve yanarsınız.

Elektrik sistemlerinin benzeşimi, gücün voltaj ve akımın ürünü olduğudur:

P = V ben

$P = VI$

$V$ bir LED için yaklaşık olarak sabittir, ancak yeterince arttırırsanız , ortam ortamına yayılabileceğinden daha hızlı ısı üretirsiniz. LED çok ısınıyor ve hasarlı. $I$

— Phil Frost
kaynak

Öyleyse, bir LED aşırı yüksek bir gerilime ancak düşük akıma sahipse hasar görebilir mi?

6

LED'in voltajı birkaç volta sabitlenir. Voltajı bunun ötesine yükseltirseniz, güç kaynağınızın besleyebileceği tüm gücü emmek için yanacak ve bir yalıtkan haline gelene kadar akım artacaktır.

— PkP

1

@Mercfh Dirençler için akım ve voltajı ilişkilendiren işlev Ohm yasasıdır ve ne kadar doğru olmanız gerektiğine bağlı olarak diyotlar için birkaç model vardır .

— Phil Frost

7

Su benzetmesine sadık kalmak istiyorsanız, bir su çarkı veya türbini iyi bir modeldir. Suyu çok hızlı hareket ettirin ve yataklara zarar

— vereceksiniz

3

+1. Daha önce ip / gerginlik benzetmesini hiç duymadım ve oldukça beğendim!

— Shamtam

16

LED boyunca birkaç voltluk bir ileri voltaj düşüşü var. Bu Gerilim düşüşü Akım, cihazda harcanan Güçtür. Işık yaratır, aynı zamanda ısı da oluşturur. LED'i öldüren ısı.

— PKP
kaynak

Standart bir LED'i kafa tarafından tutarken bir voltaj kaynağına düşürürseniz, bazen belirgin bir şekilde ısınmak için ölmeden önce yeterli ısı üretir. Bunu yüksek güçlü bir LED ile yapmayın!

— Warren Young

12

TL; DR: Akan akım ısı yaratır ve LED'ler için ısı parçayı öldürür.

Elektronlar bir iletken içinden aktığında, Joule ısıtması gerçekleşir. Bu kısmen ısının gerçekte olmasından kaynaklanmaktadır, nesneyi hareket ettiren parçacıklar ve içinden elektronların çekilmesi, bazı elektronların bir şeye çarpışmasını ve enerjisinin bu parçacığa aktarılmasını ve ısınmasını garanti eder.

LED aşırı yüklendiğinde, aşırı ısınma hassas yapışmanın yanı sıra kalıbın kendisinin de değişmesine neden olur. Bu değişikliklerin hiçbiri yapıcı değildir ve nihayetinde ısı parçayı tahrip eder. LED'ler için yanarlar ve belki de patlarlar, diğer bazı parçalar için alevlere patlayabilirler.

— Maxthon Chan
kaynak

2

İşte bazılarının söylediklerine bakmanın başka bir yolu:

Akımın ışığa dönüşümü% 100 verimli değildir, bu nedenle ışığa dönüştürülmeyen enerjinin geri kalanı ısıdır.

Her elektronik bileşen, Kelvin / Watt olarak ölçülen "termal direnç" adı verilen bir şeye sahiptir; bu, yukarıdaki "atık enerjinin" ısı olarak PCB'den (tipik olarak bir LED için katot) kalıptan ne kadar kolay çıktığını söyler. Bu veri sayfasında belirtilmiştir.

Ek olarak, her bir elektronik bileşenin, veri sayfasında belirtilen parametrelerin geri kalanına göre çalışabileceği maksimum bir bağlantı sıcaklığı vardır.

Bu bilgi ile, sabit bir termal direnç, Rth, sabit bir maksimum güç derecelendirme LED'i, Pdiss_max ve LED'i süren sürekli artan bir güç kaynağı göz önüne alındığında, olacak olan bağlantı sıcaklığını maksimum değerinin üzerine çıkaracak ve muhtemelen lehim tel çipin içinden bağlanır ve çalışmaz hale gelir.

İyi soru!

— cowboydan
kaynak

1

Bu malzeme boyutunun taşıyabileceği sadece belirli bir miktar vardır. Örneğin bir filaman alın. Parlamak için sadece doğru boyutta ama yanmıyor. Elektrikle boğulmuş durumda, ancak yanmadan önce idare edebileceği çok şey var. LED'lerle aynı. Malzemenin miktarına ve türüne bağlıdır.

— Kenny Hawkins
kaynak

Bu her ne kadar doğru olsa da, boyut olarak düşünmenin yararlı olduğunu düşünmüyorum. Standart bir 3mm LED'deki kabloların muhtemelen 20-30 amperlik bir kaynaşma akımı vardır. Yüksek güçlü bir LED standart olandan çok daha büyük değildir; esas olarak, daha iyi bir soğutucu vardır. Boyut sadece akım taşıma kapasitesi ile gevşek bir şekilde ilişkilidir.

— Warren Young

Akkor filamanla yanan bir LED'i karşılaştırmak, aslında mümkün olduğu kadar zıt olduklarında ortak bir çalışma teorisini paylaşabileceklerini ima eder. Sabit bir sıcaklıkta, diyotlar doğrusal değildir, bir filaman (herhangi bir parazitik etki göz ardı edilir) tamamen doğrusaldır. Ayrıca, bir filamanın negatif bir termal katsayısı vardır ve bu negatif geri besleme, çeşitli voltajlar üzerinde kararlı çalışmayı sağlar. Aksine, yarı iletkenler genellikle pozitif bir termal katsayıya sahiptir ve fazla enerji sağlandığında termal kaçak sergiler.

— bcrist

1

Bütün güzel cevaplar. Sadece LED'lerde radyasyon içermeyen bir rekombinasyon olmasaydı, o zaman çok daha az ısı olacağını ve ısınmadan önce daha fazla akım geçirebileceğini eklemek istedim ... (Daha yeni yüksek verimli LED'ler düşünün)

— George Herold
kaynak

0

Aslında su benzetmesini oldukça etkili buldum. Bir boru parçalanırsa içine büyük miktarda su geçerse. Daha spesifik olarak, akan bir akışkan diğer malzemeler gibi az miktarda ısı ürettiğinden eriyecektir.

— Gianluca Ghettini
kaynak