Как делится ток с двумя параллельными светодиодами?

10

У меня есть два светодиода параллельно с разными прямыми напряжениями, и я хочу знать, какой ток протекает через каждый из них. Они имеют один последовательный резистор, подключенный до разделения. Вот так:

введите описание изображения здесь

Поскольку светодиоды не следуют закону Ома, я не уверен, как рассчитать ток через каждый светодиод. Я думал, что должен относиться к светодиодам как к источникам напряжения и применять петли КВЛ, но я все еще застрял.

введите описание изображения здесь

led circuit-analysis

— tgun926
источник

Если вы задаете это как практический вопрос (т.е. вы хотите построить эту схему), вы всегда должны назначать каждому светодиоду свой собственный ограничивающий ток резистор. Как заметил @Andy aka, они не будут идеально согласованы, и вы, вероятно, в конечном итоге сожжете один из светодиодов.

— Хари Ганти

1

Связанная тема: Параллельные диоды - плохая идея?

— Ник Алексеев

Что они все сказали - И / НО. Светодиоды имеют (измененную) экспоненциальную кривую напряжение / ток, которая показана в техническом описании всеми хорошими производителями (и некоторыми плохими). Светодиоды НЕ имеют фиксированного тока - он зависит от напряжения. Когда вы размещаете два светодиода с разными кривыми Vf / If параллельно, они стабилизируются в точке, где падение резистора создает напряжение, при котором суммы тока светодиода приводят к напряжению, подаваемому через светодиод. Хотя это тривиально очевидно, это также (почти) глубоко :-). ....

— Рассел МакМахон

.... Система динамическая. Вы МОЖЕТЕ смоделировать это, но, вероятно, проще и почти всегда достаточно хорошо, это небольшая итерация с использованием кривых VI для каждого светодиода. Вы можете легко рассчитать V_LED с заданным током из: [V_LEDS = Vsupply - I_LEDS x Rseries]. Подключите различные V_LEDS к двум кривым VI, пока токи не совпадут с приведенными выше формулами. Занимает минуту или несколько.

— Рассел МакМахон

20

Если два светодиода с разными прямыми напряжениями подключены, как показано на рисунке, то для идеализированных электронных компонентов светодиод с более высоким _Vf не пропустит ток и не загорится вообще. Загорится только светодиод с более низким V _f .

схематический

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

Чтобы лучше это понять, обратите внимание, что вольтметр, как показано выше, будет показывать 2,4 Вольт, прямое напряжение LED1, и этого недостаточно, чтобы загорелся LED2.

Для расчета тока, потребляемого от батареи (первая диаграмма в вопросе), падение напряжения на резисторе 100 Ом, проходящем через указанный ток, должно равняться разнице между напряжением питания (5 Вольт) и V _f (2,4 В):

I = \frac{V}{R} = \frac{5.0 - 2.4}{100} = 0.026 A = 26 m A

$I = \frac{V}{R} = \frac{5.0 - 2.4}{100} = 0.026 A = 26 mA$

Таким образом, через LED1 будет течь 26 мА , а у LED2 будет 0 мА .

При использовании компонентов реального мира поведение незначительно отличается. Обратите внимание на график VI для этого 2,7 В синего светодиода :

Кривая VI для светодиодов

Даже несмотря на то, что в техническом описании указано прямое напряжение от 2,7 (обычно) до 3,6 Вольт, фактический ток, который он допустит при 2,4 В, показанный красной линией, составляет чуть менее 1 мА, исходя из графика. Конечно, график является приближенным. Даже два светодиода из одной и той же производственной партии будут иметь немного отличающиеся фактические кривые ВП, а изменение температуры добавляет еще один набор переменных.

Как бы то ни было, этот ток ~ 1 мА через LED2 уменьшит ток, потребляемый LED1, примерно на ту же величину, если нужно несколько упростить ситуацию. Точные токи, проходящие через два светодиода, могут быть определены только экспериментально из-за переменных среды и производственных факторов, влияющих на различные детали.

— Аниндо Гош
источник

Я не уверен, что назвал бы разницу между 0 и 1 мА «незначительно», 1 мА достаточно, чтобы получить заметный свет от большинства светодиодов.

— Питер Грин

4

Если два светодиода были абсолютно идеально согласованы друг с другом, они могли бы использовать один и тот же резистор. Поскольку они не идеально совпадают в характеристике VI, один может казаться немного ярче, чем другой, потому что он будет иметь тенденцию поглощать больше тока.

Чтобы избежать этого, обычно считается предпочтительным использовать резистор для каждого светодиода, но, несмотря на это, некоторые светодиоды будут казаться ярче, но (статистически) меньше, чем если бы все светодиоды имели один резистор.

— Энди ака
источник

1

ПРИМЕЧАНИЕ. Светодиоды (и диоды, BJT) имеют отрицательный температурный коэффициент, поэтому дополнительная проблема с одним резистором горения заключается в тепловом убегании (больше проблем для светодиодов с большей мощностью)

— JonRB

Как некоторым микросхемам драйверов не удается использовать один резистор с относительно высоким (по сравнению с обычным ~ 200 Ом или около того) значением сопротивления, превышающим 10 кОм, для ограничения тока для всех светодиодов?

— sherrellbc

@sherrellbc: ИС драйверов, которые вы используете, чтобы использовать резистор для управления внутренними источниками тока, и будет иметь один источник тока для каждого светодиодного выхода.

— Питер Беннетт

Я склонен работать в предположении, что для «идентичных» индикаторов вы можете избежать использования общего (между 2 светодиодами) резистора, но для освещения (где вы хотите ток, близкий к максимальному) вы не можете. Для индикаторов предположим, что светодиоды могут работать при макс. 20 мА. Выберите резистор, чтобы обеспечить 10 мА на светодиод. Если 1 светодиод исчезает в клубе дыма, оставшийся в живых все еще находится в пределах спецификации, также начальный ток достаточно низок, чтобы уменьшить значительный самонагрев. Однако, если вы разрабатываете плату, нет смысла экономить на резисторах.

— Крис Х

3

Зачастую технические спецификации содержат графики IV, вы можете получить представление, сопоставив напряжение и сложив вместе токи и выполнив несколько последовательных приближений. Например, если светодиоды имеют разные цвета, они будут иметь существенно различающиеся прямые напряжения, а светодиод с более высоким напряжением (обычно с более короткой длиной волны) будет в значительной степени выключен.

В общем, вам нужно будет решить систему уравнений:

V_{s u p p l y} = R_{1} (I_{l e d 1} + I_{l e d 2}) + V_{l e d}

$V_{supply} = R_1(I_{led1}+I_{led2}) + V_{led}$

I_{l e d 1} = f_{1} (V_{l e d})

$I_{led1} = f_{1}(V_{led})$

I_{l e d 2} = f_{2} (V_{l e d})

$I_{led2} = f_{2}(V_{led})$

где f1 и f2 - функции, выражающие соответствующие IV-характеристики светодиодов. Вы можете найти приблизительное решение, используя графики, или, если вам интересно, вы можете использовать математическую модель (например, см. Статью о моделировании диодов в Википедии ) и найти символическое или приблизительное численное решение, используя, по существу, одно и то же последовательное приближение. метод, как вы бы с графиками.

С практической точки зрения, вам нужно использовать отдельные балластные резисторы, если вы хотите, чтобы оба светодиода работали. Вы также можете питать LED1 (2,4 В) от LED2 через небольшой балластный резистор, особенно если LED2 представляет собой высокоточный, сильноточный диод.

— biggvsdiccvs
источник

0

Ответ «мошенника» состоит в том, чтобы последовательно подключить резистор с низким сопротивлением (например, 1 Ом) к каждому светодиоду, измерить напряжение на каждом из них и рассчитать относительные токи с помощью хорошего закона Ома.

— user51520
источник

+1 не потому, что он хорошо ответил на вопрос (но не сделал), НО это значительно улучшит потребление тока светодиодами.

— Рассел МакМахон

0

В начале 80-х я сделал изобретение, основанное на этой «плохой» идее - 3-светодиодном индикаторе нулевого напряжения. Интересно посмотреть, как это работает. Светодиод 1 был зеленым (VF = 2,5 В), а светодиод 5 и светодиод 7 - красным (VF = 1,5 В). Базовый резистор 8 может быть опущен; соотношение между сопротивлениями 2 и 3 может быть изменено, но их сумма должна оставаться постоянной.

Индикатор нулевого напряжения

— Схема фантазера
источник

-1

Используя схему выше, вам нужно знать три значения, чтобы определить текущее значение.

$R$
$V_f$
$V_s$

Как только вы получили эти три значения, включите их в это уравнение, чтобы определить ток:

I = \frac{V_{s} - V_{f}}{R}

$I = \frac{V_s-V_f}{R}$

— Дипак Кумар
источник