Teoride ve gerçeklikte LED güç tüketimi


10

Teoride, bir LED 10mA tüketirse, 17 paralel LED 170mA tüketir, ancak gerçekte 17 paralel LED'i bağladığımda 170mA değil sadece 100mA tüketirler, teori ve gerçeklik arasında neden fark vardır? bir LED'in güç tüketimi 17 LED güç tüketimi


7
Bir LED, komşusundan ışık vurduğunda ne kadar voltaj üretir? İleri akımı önemli ölçüde azaltmak yeterli olacak mı?
Andy aka

4
@Andyaka Bu etkinin belirtilen sorunların büyüklüğü ile aynı olması durumunda şaşırırdım.
W5VO

Not: Görüntüde kaydedilen ışığın yoğunluğu, güç raylarının ortasındaki köprü köprülerinin solundaki 9 setinde görsel olarak daha fazladır. Bu, Passerby'nin kurulumunuzda direnç olduğu ve güç girişiniz ile en azından ikinci LED seti arasındaki voltajdaki düşüşün neredeyse kesin olmasını sağlar .
Makyen

Yanıtlar:


16

Bu ledlerin her birinin mükemmel bir şekilde özdeş IV eğrileri olduğunu varsayıyorsunuz. Belirtilen özellikler nominal, tipik rakamlardır ve varyasyonlar olacaktır.

Bir LED 1.9 VF'de 10mA olabilir, ancak diğeri aynı VF'de 8 veya 12 mA veya farklı olabilir. Parlaklığı bile hesaba katmıyor. Aynı IV eğrisine sahip iki led, renk ve parlaklık bakımından da belirgin şekilde farklı olabilir.

Ayrıca tedarikinizin hassasiyetini veya yuvarlanmasını da hesaba katmanız gerekir. Sadece bir Amp. Tek miliamper aralığı için yeterli değil.

Ayrıca kullandığınız breadboard'un direncini de dikkate alın. İlk led ve son led arasındaki voltajı ölçerseniz, bir fark görebilirsiniz.

Akım modunda iyi bir ampermetre veya multimetre kullanmalı ve her devrenin gerçekte ne kadar tükettiğini görmek için bu devredeki ledlerin her birini ayrı ayrı ölçmelisiniz.


39

PSU ölçüm cihazınızın çözünürlüğü yalnızca 0,01 A (10 mA) 'dır. Gerçek akım, tek LED için 5 mA ile 15 mA arasında herhangi bir yerde olabilir.

Sarı multimetrenizi mA aralığına getirin, kabloları doğru soketlere bağlayın ve multimetreyi bir LED ile seri olarak bağlayın ve daha doğru bir ölçüm elde edin.

Bu şekilde paralel LED'ler önerilmez. Düşük ileri voltaj düşüşüne sahip olanlar akımı domuzlar. Akımı sınırlamak için bunları akım sınırlı bir kaynakla seri olarak bağlayın veya her bir LED ile seri olarak bir direnç yerleştirin.


17

transistör ve Passerby, sorduğunuz soruya mükemmel yanıtlar verdiler, ancak biraz daha kapsamlı bir şey deneyeyim.

Çok sayıda LED'iniz var gibi görünüyor ve birkaç yedek parçaya sahipseniz, bu denemeyi deneyin. 1,9 voltta 1 LED sürün. Akımı kaydedin. Voltajı 2,0'a yükseltin. Şimdi 2.1'i deneyin. Akımın çok hızlı arttığını göreceksiniz ve 2.1 volt LED'i öldürmezse şaşırırım. Şimdi LED'i 200 ohm'luk bir dirençle değiştirin ve testi tekrarlayın. Bu, açılma gerilimine ulaşıldığında, bir LED ile akımın bir dirençten çok daha hızlı yükseldiğini tespit eder.

Şimdi, bilmediğiniz bir şey var - sabit bir voltaj için, LED'lerin sıcaklığı arttıkça bir LED'den geçen akım artacaktır.

Isındığı için akımı artacak, sıcaklığı da artacak. Bu, elbette, akımının daha da artacağı anlamına gelir. Bunun nereye gittiğini görebilirsiniz - teknik terim termal kaçaktır . Bu, ilk ve en önemli kurala yol açar: asla bir voltaj kaynağından bir LED sürmeye çalışmayın. Akımı daima sınırlayın. Bu en kolay şekilde daha yüksek bir voltaj sağlayarak ve seri olarak bir akım-limit direnci kullanarak yapılır. Sizin durumunuzda, 5 voltluk bir besleme ve 300 ohm'luk bir direnç yaklaşık 10 mA güvenli bir şekilde verecektir.

Dahası, kurulumunuz LED seçiminde şanslı olduğunuzu gösterir - hepsi aynı parlaklıkta gibi görünüyor. Passerby'nin belirttiği gibi, bu genellikle doğru değildir. Bu yüzden bir grup LED'i birbirine bağlamayın ve tek bir dirençten sürmeyin. Bunu yapmak LED'lerde bir dizi parlaklığı davet edecektir. Düzgün bir parlaklık istemiyorsanız, bunun iyi olduğunu düşünebilirsiniz, ancak dikkate alınması gereken bir şey daha var.

Diyelim ki paralel olarak 10 LED'iniz var, her çizim (umarım) 10 mA, toplam 100 mA için. Bunu yapmak için 5 voltluk bir besleme ve 30 ohm'luk bir direnç kullanın. Eşit olmayan parlaklık konusunda iyisiniz. Bir problem mi var?

Büyük olasılıkla. LED'ler aynı voltaj için parlaklık bakımından aynı olmadığından, aynı voltajı aynı voltajda çekmezler.

Diyelim ki LED'lerden biri doğal olarak ortak voltajda diğerlerinden biraz daha fazla akım çekiyor. Bu demektir ki, güç voltaj zaman akımına eşit olduğundan, diğerlerinden daha fazla güç harcar ve bu da ısınacağı anlamına gelir. Bu da voltajını daha fazla düşürür ve daha fazla akım çeker. En kötü durumda, en zayıf LED yanana kadar daha fazla akım çeker ve muhtemelen açılmaz. Bu, bir sonraki en zayıf LED'in akım çalmaya başlayacağı ve en kötü durumda tüm LED'ler ölene kadar işlemin devam edeceği anlamına gelir. Bu işlem diğer bileşenlerle de gerçekleşebilir ve "havai fişek modu" takma adını almıştır. Bu durumda, çok yüksek ayarlanmış bir akım sınırı ile mümkün olur:

Bu, izlemeniz gereken diğer kurala yol açar: akımı her LED için ayrı ayrı sınırlayın. Bu genellikle LED başına bir direnç veya seri LED dizileri anlamına gelir. Örneğin, 12 voltluk bir kaynağınız varsa, 4 veya 5 LED'i seri olarak koyabilir ve dizideki akımı sınırlamak için tek bir direnç kullanabilirsiniz. Sonuçların farkında olduğunuz sürece, az sayıda LED için bu sorunu çözebilirsiniz. Paralel 2 LED ile muhtemelen havai fişek modu arızaları hakkında endişelenmenize gerek yoktur, çünkü normal çalışma akımının iki katında çok fazla LED ölmez, ancak yine de eşit olmayan bir parlaklık elde edersiniz. Paralel olarak ne kadar çok LED koyarsanız, felaket arızası olasılığı o kadar artar. Seçim size kalmış ve muhtemelen birkaç kez yakılana kadar şans almak isteyeceksiniz.

"İyi karar deneyimden gelir. Deneyim kötü karardan gelir."


5
Tüm eksik anahtar kelimeled thermal runaway
Passerby

1

Basit cevap, 0,01 A'da 0,0058 A'yı okuması gereken sadece "1 önemli rakam" ile yuvarlama hatasıdır.

Ancak artık tek bir LED okumasından 3 önemli rakam olmaması nedeniyle mevcut LED başına 100/17 = 5.8mA değerini hesaplayabilirsiniz.

Ayrıca, voltaj artışı ile akım artışını tahmin edebilirsiniz. Nominal 5mm Ultrabright LED, 15 internal dahili ESR'ye sahiptir. // içinde 15 LED olduğunda, ESR ~ 1Ω olacaktır. (& 17 biraz daha az.) Böylece 0.10 V'luk her kesin artış, VF eğrisinin "dizinin" 1.8V olduğunu ve ESR'nin dinamik olarak yükseldiğini gösteren ~ 0.10A'lık bir artışla sonuçlanır.

LED'lerde uyuşmayan ESR'ye karşı korunmak için, paralel olarak maks.

Bu, Vf vs If'yi etkiler ve tek bir partiden dar bir tolerans <% 1 veya karışık partilerin yüksek tarafında geniş toleransa sahip olabilir. ergo bu akım paylaşımını etkiler ve yalnızca kendi kendine ısıtma Vf'yi azalttığında önemli hale gelir. Bu fark, özellikle dahili eşik voltajının azaldığı (Shockley Effect) dolayısıyla 20mA'nın üzerindeki yükselen akım ile hızlanır, böylece dahili ESR yığın direnci üzerindeki voltaj artar ve kaynağın sabit voltajından daha fazla akım çeker.

Sonuç olarak, LED'ler, yüksek ışıklı LED'lerde tedarikçi kalitesindeki yükselmeler nedeniyle, benzer toleranslara sahip, genellikle daha kötü olan Düşük voltaj Zeners kadar doğrudur.

Bu KIRMIZI LED için yaklaşık formül

Vf = 1.8 + * Eğer ESR

Doğal olarak bir seri küçük R serisi eklenmesi, uyumsuzluk kaynaklı "akım paylaşımlı diyot termal kaçak" hassasiyetini ortadan kaldırır.

Doğal olarak verimlilik, küçük bir R serisi eklenerek kaybedilir, ancak beklenen akımın stabilize edilmesi yararına.

Şimdi formül olur;

Vout = 1.8 + Eğer * (ESR '+ Rs)

... Vout, yukarıdaki ESR'ye dahil edilebilecek ESR'ye sahip bir sürücü veya Vcc'dir. örneğin 5V CMOS ~ 50Ω iken CMOS <= 3,3 maks. Vcc ~ 25Ω ESR'dir.

. sonra If seçeneğini seçin ve Rs için çözün.

Ancak çoğu insan nominal Vf @ 20mA'yı kullanır ve RS'yi

Rs = (Vcc-Vf) / Eğer

sonra If seçeneğini seçin ve en kötü durum maksimum Vcc kullanarak Rs için çözün.

ESR, CMOS ve MOSFET'lerde RdsOn olarak bilinen diferansiyel direnç için uygun bir terimdir.

Beyaz 5mm LED'ler için

Vf = 2.85 + * 15Ω ise

benzer toleranslara sahip nominal iyi parçalar için.


-4

Bireysel LED'in direnci daha büyük ve bunları paralel olarak bağladığımız için, paralel olarak direnç bireysel değerden düştüğünü düşünüyorum, bu yüzden 10 LED'in akımı daha az. 1 / Rt = 1 / R1 + 1 / R2 + ..........


Açıklamanız, paralel LED'lerin neden daha az değil daha fazla akım çekmesi gerektiğini açıklayacaktır. Paralel dirençler daha düşük toplam dirence sahiptir, bu nedenle daha fazla akım akacaktır.
JRE
Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.