LED direncinin hesaplanması

18

Ohm'un hukuk matematiğini güçlendirmek ve bir multimetre ile doğru ölçümleri nasıl yapacağınızı öğrenmek için basit bir laboratuvar yapıyorum (hobi EE'siyim).

Bir LED ile seri bağlanmış 2.2k ohm dirençli basit bir devrem var. Direnç ve LED'deki voltaj düşüşünü hesaplamak için gittiğim noktaya kadar her şey iyi çalışıyor.

İlk hesaplamalarım sadece 2,2k ohm direnç içindi. Bu yüzden direncin tam gerilimini düşürdüm. Ancak, devreyi gerçek olarak ölçtüğümde, sonucun giriş voltajının neredeyse yarısı olduğunu buldum, bu da bana

Benim matematik yanlış
Açıklanamayan direnç var

Dikkate alınması gereken tek şey LED'dir. Basit bir LED'in direncini belirlemek için en iyi yöntem nedir? Dirençlerle yaptığım şeyi yapmayı denedim (parmaklarımla problara tutun) ama düzgün bir okuma almıyorum. Burada özlediğim bir teknik var mı?

led resistors ohms-law

— Özgür adam
kaynak

4

LED'ler Ohm yasasına uymaz, voltaj düşüşü akımla doğrusal bir ilişkiden daha sabittir. Multimetrenizde diyot voltaj düşüşünü ölçmek için bir mod olabilir.

— microtherion

32

LED'ler en iyi saf direnç olarak modellenmez. Diğer bazı cevaplarda belirtildiği gibi, gerçek LED'lerin direnci vardır, ancak genellikle bir diyot modellerken birincil sorun değildir. Bir LED'in akım / gerilim ilişki grafiği:

diyot

Şimdi bu davranışı elle hesaplamak oldukça zordur (özellikle karmaşık devreler için), ancak diyotu 3 ayrı çalışma moduna ayıran iyi bir "yaklaşım" vardır:

Diyot üzerindeki voltaj daha büyükse Vd, diyot sabit bir voltaj düşüşü gibi davranır (yani, akımın korunmasına izin verir V = Vd).
Voltaj, Vdarıza voltajından daha az ancak daha yüksekse Vbr, diyot iletmez.
Ters yanlılık gerilimi arıza geriliminin üzerindeyse Vbr, diyot tekrar iletir ve içinden geçen akımın korunmasına izin verir V = Vbr.

Diyelim ki bir devremiz var:

şematik

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

İlk olarak, bunu kabul edeceğiz VS > Vd. Bu, üzerindeki voltajın Rolduğu anlamına gelir VR = VS - Vd.

Ohm yasasını kullanarak, R (ve dolayısıyla D) üzerinden akan akımın:

ben = \frac{V_{R,}}{R,}

$\begin{equation} I = \frac{V_R}{R} \end{equation}$

Birkaç numara girelim. Söyle VS = 5V, R = 2.2k, Vd=2V(tipik bir kırmızı LED).

V_{R,} = 5 V - 2 V = 3 V ben = \frac{3 V}{2.2 k Ω} = 1.36 m bir

$\begin{equation} V_R = 5V - 2V = 3V\\ I = \frac{3V}{2.2k\Omega} = 1.36 mA \end{equation}$

Tamam, ne olursa VS = 1V, R = 2.2kve Vd = 2V?

Bu sefer VS < Vddiyot yapmıyor. Akan akım yok R, yani VR = 0V. Bu demektir ki VD = VS = 1V(burada VDboyunca gerçek gerilim D, burada-olarak Vddiyotun doyma gerilimi damla).

— helloworld922
kaynak

+1 Temel şeyler ama yeni başlayanlar için çok iyi bir açıklama.

— Rev1.0

1

Ne demek "V of d" ve "V of s"? Yayınınızda alt komut dosyalarının anlamını açıkça belirttiğiniz bir nokta bulamadım. Teşekkür ederim.

— Iam Pyre

Vd= diyot üzerindeki voltaj D. Vskaynağın voltajıdır (devre şemasında etiketlenmiştir).

— helloworld922

20

Diğer bazı yanıtlar aksine, LED'ler yok direncine sahiptir. Küçük ama önemsiz değil. Direnç, davranışlarını karakterize etmek için tek başına yeterli değildir, ancak LED'lerin direncinin olmadığını söylemek, bazen bazen basit bir sadeleştirmedir .

Örneğin, CircuitLab'deki varsayılan diyot ve oldukça tipik bir gösterge LED'inden başka bir sebeple seçmediğim LTL-307EE veri sayfasındaki bu grafiğe bakın :

ileri akım ve voltaj

Çizginin 5mA'nın üzerinde dikey değil, nasıl düz olduğunu görüyor musunuz? Bunun nedeni LED'in iç direncidir. Bu, kabloların, bağ tellerinin ve silikonun direncinin toplamıdır.

$I$ $V_D$

ben = {ben}_{S} (e^{V_{D} / (n V_{T})} - 1)

$I=I_S\left(e^{V_D/(nV_T)}-1\right)$

$I$ $V_D$ $V_T=25.85\cdot10^{-3}$ $n=1$ $i_s = 10^{-33}$

Ohm yasası tarafından verilen bir direnç için akım-voltaj ilişkisini düşünün :

ben = \frac{V}{R,}

$I = \frac{V}{R}$

$0V, 0A$ $R$

İşte bir direnç, Schockley diyot denklemine göre "ideal" diyotlu ve dirençsiz böyle bir grafik ve biraz direnç içeren daha gerçekçi bir LED modeli:

akım-gerilim grafiği

$> 5mA$ $(1.8V, 5mA)$ $(2.4V, 50mA)$

\frac{2.4 V - 1.8 V}{50 m bir - 5 m bir} = \frac{0.6 V}{45 m bir} = 13 Ω

$\frac{2.4V - 1.8V}{50mA-5mA} = \frac{0.6V}{45mA} = 13\Omega$

$13\Omega$

Elbette, hesaplamalarınızda LED'in ileri voltaj düşüşünü de dahil etmelisiniz; bu, direnç ile gerçek LED hatları arasında sağa kaymadan sorumludur . Ancak, diğerleri bunu açıklamak için zaten iyi bir iş çıkardı.

$13\Omega$ $1000\Omega$ . LED sadece açık veya kapalı olacaksa, akım-voltaj eğrisindeki diz önemli değildir . Ama, yapıyoruz basitleştirici kabuller ve bu basitleştirici varsayımlar artık geçerli olduğunda, açıklayacak istediğini anlayış yararına: LED yapar direncine sahiptir.

— Phil Frost
kaynak

Eşyalarını biliyorsun! Grats. Direnci temsil eden güzel grafik (kırmızı) + voltaj düşüşü = (ideal) diyot (yeşil)

— e-motiv

8

Diyotlar genel olarak direnç göstermezler (paketin içindeki iletkenlerden küçük miktarın yanı sıra), bunların içinde, yapımında kullanılan yarı iletken malzemeye bağlı olan bir voltaj düşüşü vardır. Tipik LED'ler için bu voltaj düşüşü ~ 1.5V'dir. Gerilim düşümü, yarıiletkendeki bant boşluğu ile ilişkilidir (en yüksek bağlı elektron durumu ile "iletim bandı" arasındaki enerji farkı). Bu voltaj düşüşü sıcaklığa ve akıma biraz bağlıdır, ancak basit bir LED uygulaması için önemli değildir.

Açıklamak gerekirse, burada tipik bir diyot için IV eğrisi, belirli bir eşik voltajına ulaşıldıktan sonra akımın asimptotik olarak arttığına dikkat edin. Bir direncin aksine, IV eğrisinin çok doğrusal olmadığını unutmayın.

wikipedia'dan utanmadan çalındı

Diyotu direnciniz olmadan doğrudan pilinize bağlarsanız, diyottaki akım sadece kablodaki (çok küçük) direnç ve pilin iç direnci ile belirlenir, böylece diyottaki akım büyük olur ve diyot tek başına bir direnç sunmaz, ancak akımı iletir çünkü (büyük olasılıkla) yanar.

Sorunuzu cevaplamak için, diyottan akan akımı hesaplamak için besleme voltajını belirlemeniz, diyot voltaj düşüşünü çıkarmanız ve sınırlayıcı direncinizi kullanarak akımı hesaplamak için bu yeni düşük voltajı kullanmanız gerekir.

— crasic
kaynak

Anlıyorum, bu ilginç. Bi şans tanıcam. Teşekkür ederim. Gerilim düşümü az çok sabit olduğundan, voltajdan hemen çıkarım mı? Sadece akıl yürütmeyi doğrudan aklımda tutmaya çalışıyorum.

— Freeman

@Freeman: Evet. Diyotunuzun nominal ileri voltajını belirlemek için veri sayfasına bakın.

— Rev1.0

1

Ben yeni başlayan biriyim ve diyotlarla ilgili bir jack yok. Şimdi diyottan akan akımı hesaplamak için besleme voltajını belirlemeniz, diyot voltaj düşüşünü çıkarmanız ve akımı hesaplamak için bu yeni düşük voltajı kullanmanız gerekir .

— Kohányi Róbert

0

LED dahili voltaj düşüşüne sahiptir (LED'in doğası gereği). Düşüşü belirlemek için satın aldığınız LED'in teknik özelliklerine bakabilirsiniz. LED'in rengi genellikle üzerindeki voltaj düşüşünü etkiler.

Daha ayrıntılı bir açıklama için:

https://en.wikipedia.org/wiki/LED_circuit

— Savio
kaynak