Простой способ определить Vf светодиода, чтобы выбрать подходящий резистор

39

Мне было интересно, как проще всего определить прямое напряжение светодиода, используя измерительные инструменты. Я знаю, что мы можем предположить, что красные светодиоды будут около 1,8 В - 2,2 В, и что у нас есть аналогичная информация для других цветов светодиодов, но мне было интересно, есть ли способ выяснить, не предполагая этого.

Я купил несколько светодиодов, у которых нет спецификации с их спецификациями - поэтому я хотел бы записать эту информацию в качестве упражнения. (Я учу)

Большинство ответов, которые я вижу, начинаются с последовательного подключения светодиода к резистору, но я хочу убедиться, что резистор находится прямо перед его подключением.

led voltage resistors

— diegoreymendez
источник

1

Это слишком расплывчато, и кажется, что вы все усложняете. Что вы подразумеваете под "правильно?" Если у вас есть определенный ток, который вы хотите пропустить через светодиод, то вы можете использовать источник питания с регулируемым выходным током или создать простую схему потребления тока. Подключите, измерьте Vf с помощью VOM. Вы тоже можете измерить If, если хотите. Просто убедитесь, что падение напряжения амперметра не включено в измерение напряжения. После того, как вы узнаете Vf при желаемом значении If, вы сможете легко рассчитать соответствующее значение резистора.

— mkeith

3

Также возможно, что мое понимание неверно, поэтому не стесняйтесь указывать на концептуальные ошибки в моем вопросе. Я сомневаюсь: я хотел бы выяснить Vf светодиода, прежде чем подключать его к резистору. Причина в том, что я новичок, и я хотел бы избежать каких-либо предположений по этому поводу. Мера сначала -> рассчитать -> реализовать.

— diegoreymendez

3

Вы всегда должны быть в безопасности при небольшом токе, поэтому вы можете начать с резистора, который, как вы знаете, будет слишком большим, а затем попробовать все меньшие и меньшие резисторы (следовательно, все больше и больше тока). Остановитесь, когда вы довольны тем, как это ярко.

— Остин

Светодиодная схема статьи Википедии содержит хорошее объяснение различных расчетов и соображений, необходимых для простых светодиодных схем.

— Ричард Чемберс

57

Я согласен с некоторыми другими здесь ... ты слишком стараешься.

Как уже упоминали другие, прямое падение светодиода зависит от его тока смещения, но почти во всех случаях, когда любитель будет заниматься этим, вам не о чем беспокоиться.

Почти каждый ручной мультиметр имеет диодную настройку. Он сообщит вам прямое напряжение диода на уровне смещения тестирования измерительного прибора (обычно несколько мА). Это очень быстро поставит вас в нужное положение.

Определение светодиода прямого падения (простой способ)

Установите измеритель на диодную настройку (т.е. # 14 на этом рисунке).

эта картинка

Подключите светодиод к измерительным проводам, проверяя правильность полярности
Измеритель покажет прямое падение (обычно 1V-3V для большинства светодиодов). Обратите внимание, что светодиод может светиться.

Теперь, когда у вас есть прямое падение напряжения на светодиодах, вы можете определить, какое напряжение потребуется для падения всего остального в «цепи». Для очень простых цепей это может быть просто ограничивающий резистор. Для более сложных схем это может быть биполярный или полевой транзистор или, может быть, даже что-то более эзотерическое. В любом случае: напряжение через последовательную цепь будет распределено по всем элементам в цепи. Предположим, очень простая схема с красным светодиодом, резистором и источником питания.

Если измеритель указал 1,2 В Vf для светодиода, вы знаете, что ваш резистор должен будет упасть 5 В - 1,2 В или 3,8 В. Предполагая, что вы хотите около 10 мА через светодиод, теперь просто применить закон Ома. Мы знаем, что в последовательной цепи ток через все элементы должен быть одинаковым, поэтому 10 мА через резистор означает 10 мА через светодиод. Так:

R = V / I
R = 3.8V / 10mA
R = 380 ohms

Если вы подключите свой светодиод к источнику питания 5 В последовательно подключенным резистором на 380 Ом, вы увидите, что светодиод светится ярко, как вы и предполагали. Теперь ваш резистор может справиться с рассеиванием мощности? Посмотрим:

P = V * I
P = 3.8V * 10mA
P = 38mW

38 мВт вполне соответствуют характеристикам рассеивания для любого резистора 1/4 или 1/8 Вт. Вообще говоря, вы хотите оставаться в пределах мощности устройства, если вы не знаете, что делаете. Важно понимать, что резистор, рассчитанный на 1 / 4W, не обязательно будет холодным на ощупь при рассеивании 1 / 4W!

Что, если вы хотите управлять тем же светодиодом с питанием 24 В? Закон Ома на помощь снова:

R = V / I
R = (24V - 1.2V) / 10mA
R = 22.8V / 10mA
R = 2280 ohms (let's use 2.4k since it's a standard E24 stock value):

И проверка мощности (используя уравнение альтернативной мощности просто для того, чтобы все изменить):

P = V^2 / R
P = 22.8V * 22.8V / 2400 ohms
P = 217mW

Теперь вы заметите, что, увеличивая приложенное напряжение, мы увеличили напряжение на резисторе, что, в свою очередь, приводит к значительному увеличению общей мощности, рассеиваемой резистором. В то время как 217 мВт технически под 250 мВт, с которыми может справиться четверть ваттный резистор, он будет ГОРЯЧИМ . Я бы предложил перейти к резистору 1/2 Вт. (Мое эмпирическое правило для резисторов заключается в том, чтобы их рассеивание не превышало половины их номинального значения, если вы не охладите их активно или не определите конкретные требования, изложенные в спецификации).

— akohlsmith
источник

Великолепный ответ, за исключением того, что падение CE при насыщении в транзисторе не должно быть (и часто не) 1,4 В, в противном случае все отлично объяснено и решено.

— Asmyldof

2

@diegoreymendez Да, на моем счетчике они тоже одинаковые. Обычно будет другая кнопка для выбора между режимами в той же позиции переключателя выбора. Обратитесь к инструкции по эксплуатации вашего счетчика, чтобы узнать подробности вашего счетчика.

— akohlsmith

2

@diegoreymendez вы правы, вы действительно хотите знать, что такое Vf, чтобы правильно управлять им, но все, что мы здесь говорим, это то, что очень жесткое «правило» подходит для такого рода приложений. Многие новички становятся очень точными, когда нет необходимости в большей точности. Когда вы должны быть точными, и когда вы можете быть общими, приходит с опытом и, как правило, с разрушенными частями. :-)

— akohlsmith

4

@diegoreymendez: Ваш прибор, по-видимому, имеет максимальное значение 1,99 В в режиме тестирования диодов, поэтому он не может указывать значение Vf, если оно выше этого значения. Вам придется использовать один из методов, упомянутых в других ответах, для светодиодов высокого напряжения.

— Питер Беннетт

1

@ Ned64 без таблицы данных вы сводитесь к экспериментам. Экспонометр и переменный резистор дадут вам кривую, показывающую входной ток в зависимости от мощности света. Это будет немного сложнее, чем это, но на самом деле не существует такого понятия, как «идеальный ток» - все компоненты будут меняться в зависимости от PVT. Выберите значение, которое работает для случая 80% (что на самом деле, вероятно, 99%) и запустите его.

— akohlsmith

12

Если у вас есть источник питания с регулируемым пределом тока (как этот ), то это становится очень легко.

Установите выходное напряжение около 5 В и наберите ограничение тока до упора.
Подключите диод непосредственно к источнику питания, без резистора. Не волнуйся! Вы уже ограничили ток!
Наберите ток, пока он не достигнет вашей цели (скажем, 20 мА).

Источник питания ограничивает ток через светодиод до установленного предела. Дисплей напряжения покажет вам, какое напряжение требуется для проталкивания такого большого тока. Это ваше прямое напряжение!

— bitsmack
источник

это не кажется быстрым или легким, но это будет работать. Для меня быстро и просто использовать настройку падения диода моего измерителя и измерить светодиод. :-)

— akohlsmith

@akohlsmith Это правда! Вы должны поместить это в ответ! Я считаю, что мой измеритель дает только приблизительную оценку, поскольку Vf может значительно отличаться при 1-2 мА, чем при 20 мА ...

— битмак

2

Нет необходимости закорачивать выход, просто уменьшите ограничение тока до нуля, подключите светодиод к источнику питания, затем отрегулируйте ток для требуемого тока светодиода и измерьте выходное напряжение источника питания. Это будет VF.

— EM Fields

@EMFields Ха, я делал этот дополнительный шаг в течение многих лет! Моя благодарность тебе. Я отредактирую ответ ...

— bitmack

1

@diegoreymendez Да, причина для последовательного резистора заключается в ограничении тока, протекающего через светодиод. Ваш «стандартный» светодиод, называемый «5 мм» или «T 1-3 / 4», обычно может выдерживать 20 мА. Некоторые светодиоды для поверхностного монтажа могут работать только с несколькими мА, в то время как 3W светодиод может работать с полным усилителем (при Vf = 3 В!). Чем больше ток, тем ярче освещение. Я обычно нахожу, что 5 мА достаточно для 5 мм светодиода, хотя это может занять 20 мА. Это зависит от вашего приложения.

— битмак

8

Наиболее распространенные светодиоды могут выдерживать напряжение не менее 20 мА, поэтому если вы выберете значение резистора, которое будет превышать 20 мА при подключении непосредственно к источнику питания, светодиод не будет поврежден при последовательном подключении к этому резистору. Затем просто измерьте напряжение на светодиоде, чтобы получить прямое напряжение светодиода. Напряжение светодиода будет незначительно меняться в зависимости от тока, но ток, который вы в конечном итоге выберете, совсем не критичен.

Я обычно предполагаю, что общие красные, желтые и зеленые светодиоды имеют напряжение около 2 вольт, и я стремлюсь к току около 10 мА (хотя недавно у меня было несколько чрезвычайно эффективных зеленых светодиодов, где мне приходилось уменьшать ток до уровня ниже 1 мА, чтобы получить желаемую яркость (потемнение?)). Нет реальной необходимости быть чрезвычайно научным об этом!

— Питер Беннетт
источник

2

Я на самом деле недавно пробовал пару барабанов с китайского завода, и темно-красный, изумрудно-зеленый, аква и оранжевый светодиоды были настолько яркими, что на обычных тестовых досках для индикации логических сигналов я использую 0,05 мА, чтобы избежать слепоты в случае полного байта 1 за один раз.

— Asmyldof

7

Чтобы расширить ответ Питера Беннетта: возьмите свой светодиод, добавьте резистор 1 кОм и подайте 12 вольт (убедитесь, что полярность правильная). Теперь измерьте напряжение на светодиоде. Это даст вам Vf около 10 мА. Если вы хотите знать Vf при 20 мА, используйте резистор на 500 Ом. Если вы хотите знать Vf при 1 мА, используйте 10 кОм. Ни одно из этих чисел не является сверхточным, но знание Vf точно не является вообще полезной идеей. По крайней мере, Vf будет меняться в зависимости от температуры, поэтому одержимость ею никуда не приведет.

— WhatRoughBeast
источник

2

Вы неправильно понимаете, как работает светодиод, так как Vf - это не напряжение, которое вы кладете на светодиод, чтобы заставить его работать, а напряжение, которое появляется (падает) на светодиод, когда ток пропускается через него.

Если вы посмотрите на соответствующий лист данных, вы увидите Vf (min), Vf и Vf (max), заданные для определенного тока, и это означает, что, если вы подадите указанный ток через светодиод, вы можете ожидать Vf падать где-нибудь между Vf (мин) и Vf (макс.), причем Vf является типичным значением.

Итак, ответ на ваш вопрос:

введите описание изображения здесь

Источником питания является любой источник переменного напряжения, R обеспечивает балласт для светодиода, снижая его чувствительность к изменениям источника питания.

Это не даст светодиоду испускать свой волшебный дым, если вы случайно запустите источник питания слишком далеко, и его значение [R] не критично, в разумных пределах.

Например, если вы используете резистор 1000 Ом и пытаетесь протолкнуть 20 мА через светодиод, эти 20 мА также должны пройти через R, поэтому R будет падать:

E = IR знак равно 0.02 A \times 1000 Ω знак равно 20 вольт,

$\text{ E = IR} = 0.02A \times 1000 \Omega = \text {20 volts,}$

и вам понадобится запас для светодиодов.

«A» - это амперметр, используемый для измерения тока через светодиод, а «V» - вольтметр, используемый для измерения напряжения на светодиоде.

При использовании, то, что вам нужно сделать, это запустить источник питания с нуля вольт, а затем провернуть его до тех пор, пока амперметр не покажет 20 миллиампер, тогда напряжение, отображаемое на вольтметре, будет Vf для этого конкретного диода при данном конкретном токе и температуре окружающей среды. температура.

Возвращаясь к вашему вопросу, способ определить, какое значение последовательного сопротивления является «правильным» для вашего светодиода, состоит в том, чтобы сначала определить его Vf при желаемом прямом токе (если), а затем использовать закон Ома для определения значения сопротивления, так:

R = \frac{В s - В е}{я е}

$\text {R = } \frac{Vs - Vf}{If}$

Если предположить, что Vs (напряжение питания) составляет 12 вольт, то Vf равно 2 вольтам, а If - 20 мА, мы получим

R = \frac{12 В - 2 В}{0.02 A} знак равно 500 Ом

$\text {R = } \frac{12V - 2V}{0.02A} = \text{500 ohms}$

Затем, чтобы определить мощность рассеиваемого резистора, мы можем написать:

Pd = (Vs - Vf) \times Если знак равно 10V \times 0.02A знак равно 0,2 Вт

$\text{Pd = (Vs - Vf)} \times \text{If}\ = \ \text{10V} \times \text{0.02A} = \text{0.2 watts}$

510 Ом - это самое близкое значение E24 (+/- 5%), которое будет сохраняться, если на консервативной стороне 20 мА, и резистор 1/4 Вт должен быть в порядке.

Утиный суп, а? ;)

— EM Fields
источник

1

Это идет обоими путями все же. Если бы у вас был идеальный источник напряжения с V = Vf светодиода при некотором токе, и ничего больше, светодиод пропустил бы этот ток. Конечно, плохая новость заключается в том, что если вы немного перегружены (несовершенное питание, дрейф из-за температуры и т. Д.), Ваш ток может быть значительно выше и перегореть светодиод, так что это не очень хороший способ для регулирования ситуации на практике.

— Хоббс

1

Создайте источник постоянного тока, потому что обычные настольные источники питания не упадут так низко. Это может быть простая 1 или 2 транзисторная схема. Это легко, потому что это не должно быть точным. Подходящим током будет ток, которым вы собираетесь управлять светодиодом. Теперь ваш DVM даст вам прямое измерение вольт, и вы не будете уносить светодиоды

— аутистический
источник