Каким будет ток, если я подключу светодиод в идеальную схему

Если бы у меня был светодиод, который имел прямое напряжение 2,2 вольт с прямым током 20 мА, и я каким-то образом создал батарею, которая была точно 2,2 вольт, и я поместил этот светодиод, и только этот светодиод, на эту батарею, какой бы был ток ?

Я просто запутался, как работают диоды / светодиоды. Обычно я понимаю, что вы бы сказали, что батарея 5 В и резистор, который вы включаете последовательно со светодиодом, будут контролировать ток. Я просто пытаюсь лучше понять характеристики светодиодов.

Спасибо

Теоретически это сработает, и вы можете получить 20 мА. Однако это очень хрупкая система, которую вы описываете. Если что-то слегка меняется, вы не получите желаемого тока. Например, вам необходимо контролировать / знать следующее:

• Температура, при которой работает диод, возможно, с учетом самонагревания
• Точное напряжение, которое диод потребляет 20 мА при заданной температуре (обратите внимание, что таблица данных, вероятно, даст «номинальное» значение или допуск - вам нужно знать точное напряжение.
• Ваш источник питания (батарея) должен быть намного точнее, чем просто светодиод

Проблема в том, что диоды резко меняют свой ток при очень небольшом изменении напряжения. Это можно увидеть в уравнении диода Шокли:

Это показывает, что ток (I) изменяется экспоненциально в зависимости от приложенного напряжения (V). Так что, хотя можно приложить фиксированное напряжение к диоду и получить точный ток, это сложно. Токовый диод относительно легко контролировать в токовом режиме, так как вы можете создать грубый источник тока с резистором и достаточным запасом напряжения. Это то, что происходит, когда у вас есть резистор последовательно с вашим диодом на 5В. Альтернативой является приемник постоянного тока, который легко сделать на микросхеме. Они проявляются как микросхемы светодиодных драйверов, которые могут потреблять запрограммированный ток, и они тоже хорошо работают.

При рассмотрении будет очевидно, что

• «Светодиодный индикатор 20 мА при напряжении 2,2 В будет 20 мА при напряжении 2,2 В» :-)

т.е. в вашей идеальной ситуации у вас есть стабильность. Но ваш вопрос показывает, что вы прекрасно понимаете, что в реальном мире эта идеальная ситуация неприменима. Понимая, что это хорошее начало.

Как сказал Starblue, смотреть на таблицу данных - хорошая идея.

Ниже приведена зависимость напряжения от тока для достаточно типичного светодиода. Производители говорят, что номинально он рассчитан на 100 мА при 3,2 В, но если посмотреть на кривую, то при его падении он падает на 3,3 В при 100 мА. Таблица и кривая, как предполагается, являются «типичными» значениями - это плохое начало, когда таблица данных даже немного не согласуется с самим собой, но здесь неважно, что демонстрирует неточную взаимосвязь между Vf и If на практике для случайно выбранного светодиода. В паспорте говорится, что Vf может составлять 2,9 В и 3,5 В при 100 мА.

Посмотрите на кривую и обратите внимание, что происходит для типичного светодиода, если значение Vf изменяется с 3,3 В (= 100 мА) до 3,4 В. При напряжении 3,7 В он потребляет 200 мА, примерно при 4,05 В = 300 мА, а при напряжении 4,4 В - 400 мА.

То есть, при изменении Vf с 3,3 В до 4,4 В = ~ 33% увеличение напряжения ток возрастает с 100 мА до 400 мА.

Несколько простых упражнений, которые очень помогут вашему пониманию, если вы сделаете их сами, дадут вам гораздо лучшее представление о том, что происходит в реальной жизни. Попробуйте определить стабильное состояние на этой кривой для фиксированного напряжения питания и ряда значений резисторов. Затем попробуйте значение фиксированного резистора и ряд напряжений питания.

Скажите нам, если это поможет вашему пониманию.