LED ileri voltajı bir aralıktır, bu nedenle direnç değerini nasıl hesaplarsınız?

Bulduğum tüm LED örneklerinde, belirli bir sayıya (yani 2.1v) ayarlanmış ileri voltajı vardır ve bu sayıya göre gerekli direnci hesaplar. Ama veri sayfalarına baktığımda, ileri voltaj aralıklarla geliyor (2.0v - 2.5v). Tüm LED'ler eşit yaratılmadığından bu benim için anlamlı. Ama hangi direncin kullanılacağını anlamak benim için zor.

Bu yüzden bir devre tasarlamaya karar verdim. Gerilim kaynağına geri bağlanan bir LED'e bağlanan bir dirence bağlanan bir 3v voltaj kaynağım (2 AA pil) var. LED'in maksimum sürdürülebilir akımı 20mA'dır.

Dirençleri hesaplamak için ileri voltaj aralığının düşük ve yüksek ucunda Ohm Yasasını kullanmaya karar verdim.

( 3,0 v - 2,5 v ) / 20 m A = 25

Bir direnç seçtiğimde sorun geliyor. Diyelim ki 50 Ohm direnci seçiyorum, ancak aldığım LED'in aslında 2.5v'lik bir ileri gerilimi var. LED'den geçecek gerçek akım miktarı 10mA olacaktır. Bu, LED'i tam potansiyeline kullanmıyor.

25 Ohm direnç kullanırsam ve LED'in 2.0v ileri voltajı varsa, LED'den geçen akım miktarı 40mA olur. LED'im patlayacaktı.

Direnci hesaplamak için 2.1v "set değeri" kullanmak bize 45 Ohm verir.

LED'imin 2.0v ileri voltajı olsaydı, akım 22mA olurdu. Bu, LED için derecelendirmenin üzerinde. LED 2.5v ileri gerilime sahipse, akım 11mA olacaktır, bu da LED'i tam potansiyeline kullanmaz.

Not: Bir LED'den tam potansiyeli elde etmekle ilgilenmiyorum. (Doğru anlarsam, 10mA bir LED'i yakmak için iyi çalışmalıdır.) Sadece gerçek mühendislerin bu sorunu nasıl ele aldığını bilmek istiyorum. 10mA akıma sahip olmak kabul edilebilir mi? Teknik özellikler 20mA diyor olsa bile aslında 22mA ile kurtulabilir misiniz? LED'lerinizin en yüksek parlaklıkta çalışmasını istediğinizde ne yaparsınız?

Bu, besleme gerilimi LED'in ileri gerilimine yakın olduğunda LED'lerle akım sınırlama direnci kullanmakla ilgili genel bir sorundur. Direncin diyotu diyot ileri voltaj farklılıklarına emecek kadar büyük olması için yeterli ek yüke sahip değilsiniz.

Ayrıca, pillerin kendilerinin önemli bir menzile sahip olması ve yeni olduğunda muhtemelen 3V'den fazla olması sorununa sahipsiniz.

Genellikle, LED'leri voltaj kaynağı yerine akım kaynağıyla sürmek daha iyidir. Bununla birlikte, o zaman bile, mevcut sınırlayıcının çalışması için bir baş boşluğuna ihtiyacınız vardır ve yarım volt gerçekten sıkıdır.

Tüm kısıtlamalarınız altında yeterince doğru bir şekilde yapmanın yolları vardır, ancak karmaşıklaşır ve bir maliyeti vardır ve pili daha hızlı tüketir.

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

Bunca yıl sonra kimsenin bunu basit bir SOIC'ye koymamış gibi görünmesi oldukça şaşırtıcı.

Ancak, sonuç olarak, gereksinimleriniz gereken ileri akımda sıkı değilse, sadece başka bir pili atmanız daha iyi olur, böylece 4.5V nominal değere sahip olursunuz ve daha büyük bir direnç kullanırsınız.

Sorunu fazla düşünüyormuşsunuz gibi geliyor.

1. $\frac{1}{4}\:\textrm{V}$$\times\: 2$
2. Ayrıca, LED'ler oldukça serttir ve genellikle tepe akımının ortalamadan çok daha yüksek olduğu darbeli (çoğullamalı) modlarda kullanılır. Ve genellikle iyi idare edebilirler.
3. $\times\:2$

Sonuç olarak, bir LED gösterge ışığı olarak kullanıldığında, kesin akım seviyesi genellikle o kadar önemli değildir. Ve bir LED'deki voltaj zaten çok fazla değişmiyor.

Önemli olan Emin havai aslında bir tasarımda sürekli LED çalışmak üzere ve akımını düzenleyen yöntemi olduğunu yeterli voltaj olduğunu yapmaktır yeterli (anlamına gelebilir neyse) ihtiyacı için ve (çok fazla mal olmaz. ..) ve çok fazla yer kaplamaz (...) ve çevrelemesi gereken şeyleri ısıtmaz (...) ve pili gereğinden fazla tüketmez (...) ve aksi halde diğer tasarım özelliklerine müdahale etmez (ne olursa olsun.)

Kısacası, endişelenmek için genellikle çok fazla endişe vardır.

[Eğer LED büyük bir harici ekranda bir LED pikseli olarak kullanmak amacıyla üç RGB LED'den biri olarak kullanılıyorsa, akımların dikkatlice olması çok önemli olabilir (veya gereksinimlere bağlı olarak öyle olmayabilir). "Beyaz dengesi" gibi gerçek tasarım kriterlerini sağlamak için her bir LED'de kalibre edilebilir. (RGB piksele monte edilmeden önce yapılmış olabilecek herhangi bir LED "binmesi" yanında.)]

LED akımı ile ilgili olarak, problemin düşük havai bir voltaj kullandığı ve LED voltajlarının biraz değiştiğini (sanırım, olabilir.) Bu tür durumlar için mütevazı bir çözüm var. Herkesin üç BJT ve bir direnç sorunu koyarak rahatsız umurumda diyemeyiz. Ancak diyelim ki LED voltaj değişimine bakılmaksızın "düşük havai" kontrol ve tutarlı akım kontrolü tasarım hedefiniz var. Böyle bir durumda muhtemelen en ucuz yöntem, aşağıdaki gibi mevcut bir aynayı kullanmaktır:

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

$Q_1$$Q_3$

Düşük havai durumlarda, bir direnç çok zayıf bir akım regülatörü yapar. İşte böyle. Yani şartlara bağlı olarak ya onunla yaşıyorsun ya da değil.

$V_{CC}$

^{bu devreyi simüle et}

$V_{BE}$$R_2$$R_3$$V_{CC}$$R_3$$V_{CC}$$R_1$$V_{BE}$$R_2$$R_1$$V_{CC}$

$V_{CC}$$2.5\:\textrm{V}$

İlk olarak, tek bir LED üreticisi ve parça numarası belirtirsiniz. Vf cinsinden parçadan parçaya kadar olan aralık önerdiğiniz kadar büyük olmayacaktır (0.5V değil).

İkincisi, parlaklıktaki küçük değişiklikler göze kolayca tespit edilemez. Bu nedenle, birimden birime küçük değişiklikler hakkında endişelenmenize gerek yoktur.

Üçüncüsü, mümkünse, LED'leri bataryadan değil düzenlenmiş bir voltajdan beslersiniz, böylece bir varyasyon kaynağını kaldırırsınız.

Dördüncüsü, mevcut tek güç kaynağı değişken olduğunda (pil gibi), LED'i akım sınırlama direncine sahip bir voltaj kaynağı yerine bir akım kaynağı ile sürersiniz. Mevcut en az bir düzenlenmiş voltaj varsa (düşük voltaj olsa bile), sadece bir transistör ve birkaç direnç kullanarak bir LED göstergesini sürmek için tatmin edici bir akım kaynağı yapmak oldukça kolaydır. Bu ucuzdur ancak oldukça kısıtlı tasarımlara yer kaplar.

Tek bir regüle edilmiş voltaj bile yoksa, voltaj referansı olarak seri olarak iki diyot kullanarak iyi bir akım kaynağı yapabilirsiniz.

Gerçek bir mühendis olup olmadığımdan emin değilim, ancak tüketici ürünlerini tasarlarken tüm bunları yapmak zorunda kaldım ve bu şekilde başa çıktım. LED göstergeleri ile sizi gerçekten alabilecek bir diğer şey, ağır yüklerin akü voltajının düşmesine neden olmasıdır. Örneğin, bir titreşim motoru veya hoparlör bazı ürünlerde pil voltajının düşmesine neden olabilir. Bu düşüş, LED pilden sürüldüğünde fark edilebilir bir titremeye veya LED parlaklığında değişime neden olabilir. Bunun yerine geçerli bir kaynak kullanmanın başka bir nedeni budur.

LED'in pille çalıştığı zaman için geçerli bir kaynak, ancak düzenlenmiş bir voltajdan türetilen bir GPIO sinyaliniz var:

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

Yukarıdaki şemada, GPIO'nun düzenlenmiş bir kaynaktan güç aldığı sürece LED'in 3.3V veya VBATT'den veya herhangi bir şeyden güç alması önemli değildir. Bunu başka bir cevaptan kopyaladım. Aradığınız belirli akımı elde etmek için verici direncini değiştirmek istersiniz. Fazla yük olmadığında, R2'yi temel voltajın 1V'den düşük olması için de azaltabilirsiniz.

Burada, ayarlanan voltajın olmadığı bir devre vardır:

^{bu devreyi simüle et}

Yukarıdaki devrede, D1 ve D2 bir voltaj referansı olarak işlev görür. Voltaj değişecektir, ancak akü voltajı kadar değişmeyecektir. Q1'in tabanındaki bu sabit voltaj daha sonra R3 boyunca sabit bir voltaja ve dolayısıyla sabit kolektör akımına yükseltilir (VBATT çok düşük olmadığı sürece transistör doygun olmaz). Bunu aslında bir üretim tasarımında yapmadım, ama işe yarayacağına inanıyorum.

Basit doymuş bir anahtarla karşılaştırıldığında, her iki devre de LED'i yanmaya yetecek kadar voltaj olsa bile istenen akımı korumak için iyi bir iş çıkarır.

Basit doymuş anahtarı akım sınırlayıcı dirençle (D1), voltaj bölücü referans devresini (D2) ve iki diyot referansını (D5) karşılaştıran bazı simülasyon sonuçları. Bu 3V LED ile. Direnç değerlerinin VBATT = 4,2V'de 9mA almak için ayarlandığını unutmayın.

Gördüğünüz gibi, voltaj bölücü referanslı akım kaynağına 3.35V diyelim. Bu yüzden sadece 350mV yüke ihtiyaç duyar.

İki diyot referans devresi, yaklaşık 450mV havai olan 3.45V'a kadar iyi bir performans sürdürdü.

Standart devre gerçekten ayarlanmış bir akımı korumaz. Akü voltajı ile doğrusal olarak düşer.

Ayrıca, iki diyot referans devresinin ve voltaj bölücü referans devresinin, maksimum akü voltajı hariç, standart devreye kıyasla tüm akü voltajlarında daha yüksek akıma sahip olduğunu unutmayın.

Bu, akım sınırlama cihazı olarak bir direnç ve LED'lerin çalışma voltajı aralığının üzerinde sadece küçük bir voltaj mesafesi olan bir voltaj kaynağı ve LED'lerin ileri voltaj aralığı kadar geniş olan yaygın bir sorundur.

Öncelikle açıklamak için, LED'lerin ileri voltaj "aralığı", onu çalıştırmak için seçebileceğiniz bir aralık değildir, doğru akım (ileri akım) verildiğinde LED'in büyük olasılıkla çalışacağı voltaj aralığıdır (bu voltaj, birimden birime ve gruptan partiye).

Herhangi bir donanımınızı değiştirmeden, devreyi tasarlamak için doğru direnç, hesaplamalarınızı yapmak için vf aralığında (2.0v) mümkün olan en düşük voltajı kullanmaktır, bu, gerçek vf 2.0v olan ünitelerin maks. ileri akım ve dolayısıyla parlaklık ve daha yüksek vf (> 2.0) olanlar, bu LED türünün maksimum tasarımından daha az akım ve daha az parlaklıkta çalışacaktır, ancak bu model LED'in en azından herhangi bir birimi güvenli sınırlar içinde çalışacaktır.

Bu nedenle, verdiğim 3 nedeni iyileştirmek veya düzeltmek istiyorsanız, örneğin uygulamanız LED'den daha düşük parlaklığa tahammül edemezse, aşağıdakilerden birini yapabilirsiniz: 1) basit bir dirençten daha iyi bir akım sınır devresi kullanarak. Bunu yapan bazı fişler var. 2) ileri voltajın üzerinde daha yüksek bir voltaj kullanarak. 3) daha dar ileri voltaj özelliklerine sahip bir LED kullanarak.