Bir LED'in neden maksimum voltajı vardır?

Basit bir LED devresine (DC güç kaynağı, LED, direnç) güç verirken, doğru hesaplanmış akım sınırlama direnci değeri kullanıldığı sürece besleme gerilimi önemli mi?

Başka bir deyişle, doğru direnci kullandığım, LED'in ileri voltajını bildiğim, maksimum akımı bildiğim ve böyle bir şey kullanarak hesapladığım sürece 12V veya 24V ile bir LED'e güç vererek doğal olarak yanlış bir şey olabilir mi / olabilir , aynı LED'leri aynı değişkenleri bilen ve aynı web sitesini kullanan bir 3.5V kaynağı ile çalıştırabilir miyim?

Burada LED için kullanılacak maksimum voltaj miktarında bir sınır olduğunu varsayıyorum ... Örneğin CREE XP-G için elektriksel özellikler tablosuna baktığımda, akımı voltajın bir fonksiyonu olarak gösteriyor, voltaj, yaklaşık 2.5V @ma'da başlar, maksimum 3.25V @ 1500ma'da çıkar (aynı belgedeki Özellikler tablosunda açıklandığı gibi, LED'in nominal değeri maksimum akımdır.

3.25V'den sonra, grafik akımı oldukça hızlı bir şekilde sonsuzluğa yaklaşıyor.

Bunun sorumla ilgili olduğunu varsayıyorum, sadece bunun nasıl ilişkili olduğunu merak ediyorum. Eminim tüm temel Ohm yasaları, işyerinde matematiğin açıklığa kavuşmasını takdir ediyorum.

Diyotu çalıştıran devreye güç vermek için kullandığınız voltajda sınır yoktur. Diyot sadece diyotun ne görebildiğini önemser ve akım sınırlayıcı dirençteki voltaj düşüşünü göremez.

Bununla birlikte, bir noktada ilgileneceğiniz şey, direnç boyunca dağıtılan güç, yani $I^2R$. Gerekli voltaj düşüşünün artması durumunda akımın sabit kalmasını istiyorsanız, R sonunda büyüyecek ve çok fazla güç harcayacaktır. Değirmen eksenel kurşun dirençlerinin çalıştığı güç 1/4 watt'tır. 20mA akım için, direnç üzerindeki gücü 1/4 watt ile sınırlamak anlamına gelir, 625 ohm'u geçemezsiniz, bu da maksimum 12,5 volt düşürebileceğiniz anlamına gelir ve yaklaşık bir güç kaynağında tavanda kalırsınız. Kırmızı bir LED için 14,5V. Genellikle 1/8 Watt veya daha az olan küçük paket SMD dirençleri için daha kötüdür. Daha fazla voltaj düşüşüne ihtiyacınız varsa, fiziksel olarak daha büyük olabileceği kadar daha pahalı olabilen daha yüksek bir güç dereceli rezistöre geçmeniz gerekir.

Doğru akım sınırlama direnci seçimi göz önüne alındığında, LED'deki gerçek voltajın neden çok dramatik bir şekilde değişmediğine gelince, buna bakmak için uygun bir yol "yük hattı" tekniğidir. Http://i.stack.imgur.com/1cUKU.png adresinden (Wikimedia'dan kamu malı görüntü):

$V_D = 0$$V_{DD}/R$$V_D = V_{DD}$$V_{DD}$ Diyot eğrisinin ne kadar dikleştiği için, diyot boyunca son voltaj düşüşü açısından bu noktayı dramatik olarak daha az hareket ettirmeyeceğinizi düşünün.

Seri direncin amacı akımı LED üzerinden kısmaktır. LED'in ileri voltajı, akım sınırlama direncinin hesaplanmasına girer.

Akım sınırlama direncini voltaj için uygun şekilde boyutlandırırsanız, daha yüksek bir voltaj kullanmanın temelde yanlış bir yanı yoktur. Aynı zamanda, akım sınırlama direncine daha fazla güç harcayacaksınız. Bu nedenle, yeterli güç derecesine sahip bir dirence ihtiyacınız olacaktır.

Genel olarak, diyot akımı voltaj ile üstel olarak artar:

burada c, geometri, doping, sıcaklık vb.

Bu, yüksek güçlü bir LED'in sabit bir voltaj kaynağı tarafından değil, daima sabit bir akımla çalıştırılması gerektiğidir. C (örn. Sıcaklık değişimi) veya U'daki küçük değişiklikler akımda büyük bir değişikliğe neden olur.

Seri direnç çalışır, çünkü direnci genellikle bir LED'in diferansiyel direncinden çok daha yüksektir. LED'in bakış açısından, voltaj kaynağı artı direnç akım kaynağı gibi davranır.

doğru hesaplanmış akım sınırlama direnci değeri kullanıldığı sürece besleme voltajı önemli midir?

Hayır. Diyotlar mevcut cihazlardır. Devrenizde dikkate almanız gereken bir voltaj düşüşüne sahiptirler, ancak akım tahriklidirler ve akımı uygun şekilde sınırladığınız sürece ve gerekirse diyotu soğutursanız (yüksek güçlü LED'ler için), o zaman besleme voltajı sınırı yoktur .

LED'in kendisindeki voltaj, diyotun akımına biraz bağlı olacak, ancak çoğunlukla diyotun bileşimine bağlı olacak olan diyotun voltaj düşüşü olacaktır. Diyot terminallerine çok büyük bir voltaj uygulanması (yani, akım sınırlaması olmadan) diyot sınırının üzerinde akımla sonuçlanır ve LED'e zarar verir.

Bununla birlikte, uygun akım sınırlaması ile, bir LED'e güç vermek için bir milyon volt güç kaynağı kullanabilirsiniz. Bu noktada, çeşitli parçaların terminalleri arasında yeterli yalıtım olup olmadığını kontrol etmeniz gerekecek ...

Bir LED'in "maksimum voltajı" vardır, çünkü direnci - diğer tüm diyotlarda olduğu gibi - ileri voltajı dizini geçtikçe arttıkça ve LED'deki voltajdaki artış, içinden geçen akımın artmasıyla birleştiğinden ( ileri direncindeki azalma) LED'in dağıtması gereken gücü ve dolayısıyla çalışma sıcaklığını artırır. Daha sonra, LED kavşağından geçen akımın mutlak maksimum derecesini aşmasına izin verilirse, ömrü kısalır ve sihirli duman er ya da geç kaçar.

Belirttiğiniz CREE XP-G durumunda, veri sayfasından İleri Gerilim VS İleri akım grafiğini aldım ve aşağıda gösterildiği gibi türetilen İleri Gerilim VS İleri Direnç grafiğiyle üst üste koydum. Oldukça kaba çünkü herhangi bir eğri uydurma yapmadım, ancak ileri voltajda 2,5 ila 2,75 volt arasındaki ufacık 250 milivolt değişim için ileri dirençte büyük bir değişiklik görmek kolaydır.

Voltaja karşı bu aşırı duyarlılık nedeniyle ve bir diyotun dizinin konumu kesinlikle kesin olarak tahmin edilemediğinden, LED'ler genellikle ham voltaj kaynakları tarafından değil, ürüne asla izin vermeyecek şekilde tasarlanmış sabit akım veya akım sınırlı voltaj kaynakları tarafından yönlendirilir. LED'den geçen akım ve LED'in güç derecesini aşmak için LED tarafından düşürülen voltaj.

Yüksek güç, XP-G gibi ucuz olmayan LED'ler için, sabit akım kaynağı iyi bir avantaj için kullanılabilir, çünkü LED Vf'deki değişimlerden veya sabit akıma voltaj girişinden bağımsız olarak akımı LED'den sabit tutar. arz. Bununla birlikte, en yaygın olarak, LED aracılığıyla akımı sınırlamak için bir voltaj kaynağı ile seri olarak bir direnç kullanılır.

Direnç değeri, LED'in belirtilen minimum Vf'sini kaynağın maksimum çıkış voltajından çıkararak ve daha sonra bu farkı istenen LED akımına bölerek belirlenir. Bu direnç, LED'in "maksimum voltajının" asla aşılmamasını sağlar ve direnç, LED'in ihtiyaç duymadığı her şeyden kurtulacağı için izin verilen kaynak voltajında ​​bir sınır (iyi ...) olmadığını görebilirsiniz. .

Diyotun Tepe Ters Voltajını (bazen ters voltaj olarak da görülür) kapsayacağım. PIV, diyot birleşme noktasının ters yönde eğildiğinde (yani voltaj geriye doğru) kırılmaya başladığı voltajdır. Çoğu LED için nispeten düşüktür (5V tipiktir - Hızlı bir arama yaptım ve hepsinde 5V bulunan 3 farklı üretici buldum). Güç kaynağına bağlı olarak önemli olmayabilir (düşük voltajlı bir pil, onu nispeten tartışmalı bir nokta yapar). AC / DC dönüştürücüler gibi diğer güç kaynakları, kaynak veya röleler gibi kontrollü cihazlar açılıp kapatıldığında kısa bir süre için tasarımın ters polaritesine sahip yüksek bir voltaja sahip olabilir.
Bu nedenle, güç kaynağı 5V'den büyük olan herhangi bir uygulama LED için ters korumaya sahip olmalıdır. Bu, basit koruma veya diğer daha gelişmiş teknikler için LED boyunca ters yönlü bir diyot olabilir.