Wenn eine LED 10 mA verbraucht, verbrauchen also 17 parallele LEDs 170 mA. Wenn ich jedoch 17 parallele LEDs anschließe, verbrauchen sie nur 100 mA, nicht 170 mA. Warum gibt es einen Unterschied zwischen Theorie und Realität?
Wie viel Spannung erzeugt eine LED, wenn Licht von ihrem Nachbarn auf sie trifft? Wird es ausreichen, den Durchlassstrom deutlich zu reduzieren?
Andy aka
4
@Andyaka Ich wäre überrascht, wenn dieser Effekt in der Größenordnung der genannten Probleme liegen würde.
W5VO
Hinweis: Die Intensität des im Bild aufgezeichneten Lichts ist im Satz 9 links von den Überbrückungsbrücken in der Mitte der Stromschienen visuell größer. Dies macht es fast sicher, dass Passerby einen Widerstand in Ihrem Setup und einen Spannungsabfall zwischen Ihrem Stromeingang und zumindest dem zweiten LED-Satz aufweist.
Makyen
Antworten:
16
Sie gehen davon aus, dass jede dieser LEDs vollkommen identische IV-Kurven aufweist. Die angegebenen Spezifikationen sind nominelle, typische Zahlen, und es wird Abweichungen geben.
Eine LED kann 10 mA bei 1,9 VF sein, eine andere kann 8 oder 12 mA oder bei derselben VF unterschiedlich sein. Das berücksichtigt nicht einmal die Helligkeit. Zwei LEDs mit derselben IV-Kurve können sich auch in Farbe und Helligkeit merklich unterscheiden.
Sie müssen auch die Präzision oder Rundung Ihres Angebots berücksichtigen. Es misst nur bis zum 100. Ampere. Nicht genug für den richtigen Milliampere-Bereich.
Berücksichtigen Sie auch den Widerstand des verwendeten Steckbretts. Wenn Sie die Spannung an der ersten und der letzten LED messen, stellen Sie möglicherweise einen Unterschied fest.
Sie sollten im Strommodus ein gutes Amperemeter oder Multimeter verwenden und jede der LEDs in diesem Stromkreis einzeln messen, um festzustellen, wie viel jede LED tatsächlich verbraucht.
Ihr Netzteilmessgerät hat nur eine Auflösung von 0,01 A (10 mA). Der tatsächliche Strom für die einzelne LED kann zwischen 5 mA und 15 mA liegen.
Schalten Sie Ihr gelbes Multimeter auf mA-Bereich, schließen Sie die Kabel an die richtigen Buchsen an und verdrahten Sie das Multimeter in Reihe mit der einen LED, um eine genauere Messung zu erhalten.
Das Parallelschalten von LEDs auf diese Weise wird nicht empfohlen. Diejenigen mit dem geringeren Durchlassspannungsabfall belasten den Strom. Schließen Sie sie entweder in Reihe mit einer strombegrenzten Versorgung an oder schalten Sie mit jeder LED einen Widerstand in Reihe, um den Strom zu begrenzen.
Transistor und Passerby haben beide die von Ihnen gestellten Fragen perfekt beantwortet, aber lassen Sie mich etwas umfassenderes ausprobieren.
Sie scheinen eine gute Anzahl von LEDs zu haben, und wenn Sie ein paar Ersatzteile haben, versuchen Sie dieses Experiment. Fahren Sie 1 LED mit 1,9 Volt. Notieren Sie den Strom. Erhöhen Sie die Spannung auf 2,0. Versuchen Sie nun 2.1. Sie werden sehen, dass der Strom sehr schnell ansteigt, und ich wäre überrascht, wenn 2,1 Volt die LED nicht ausschalten würden. Ersetzen Sie nun die LED durch einen 200 Ohm Widerstand und wiederholen Sie den Test. Dies stellt fest, dass der Strom mit einer LED viel schneller ansteigt als mit einem Widerstand, sobald die Einschaltspannung erreicht ist.
Folgendes wissen Sie nicht: Bei einer festen Spannung steigt der Strom durch eine LED mit steigender LED-Temperatur.
Weil es heißer wird, steigt sein Strom und auch seine Temperatur. Was natürlich bedeutet, dass der Strom noch weiter ansteigen wird. Sie können sehen, wohin dies führt - der Fachbegriff ist thermisches Durchgehen . Dies führt also zu der ersten und wichtigsten Regel: Versuchen Sie niemals, eine LED von einer Spannungsquelle anzusteuern. Begrenzen Sie immer den Strom. Dies ist am einfachsten zu erreichen, indem eine höhere Spannung bereitgestellt und ein Strombegrenzungswiderstand in Reihe geschaltet wird. In Ihrem Fall liefern eine 5-Volt-Versorgung und ein 300-Ohm-Widerstand ungefähr 10 mA.
Darüber hinaus zeigt Ihr Setup, dass Sie bei der Auswahl der LEDs Glück gehabt haben - alle scheinen ungefähr die gleiche Helligkeit zu haben. Wie Passerby feststellte, ist dies im Allgemeinen nicht der Fall. Binden Sie also nicht ein paar LEDs zusammen und treiben Sie sie von einem einzigen Widerstand an. Dadurch werden die LEDs in einem Helligkeitsbereich eingeladen. Wenn Sie keine gleichmäßige Helligkeit wünschen, denken Sie vielleicht, dass dies in Ordnung ist, aber es gibt noch etwas zu beachten.
Angenommen, Sie haben 10 LEDs parallel, jede Zeichnung (Sie hoffen) 10 mA für insgesamt 100 mA. Dazu verwenden Sie eine 5-Volt-Versorgung und einen 30-Ohm-Widerstand. Die ungleichmäßige Helligkeit ist in Ordnung. Gibt es ein Problem?
Möglicherweise. So wie die LEDs bei gleicher Spannung nicht gleichmäßig hell sind, ziehen sie auch bei gleicher Spannung nicht denselben Strom.
Nehmen wir an, eine der LEDs zieht bei der gemeinsamen Spannung natürlich etwas mehr Strom als die anderen. Dies bedeutet, dass, da Leistung gleich Spannung mal Strom ist, mehr Leistung als die anderen verbraucht wird und dies bedeutet, dass es heißer wird. Dies wiederum senkt die Spannung stärker und zieht mehr Strom. Im schlimmsten Fall wird die schwächste LED immer mehr Strom verbrauchen, bis sie durchbrennt, und sie wird wahrscheinlich nicht mehr geöffnet. Dies bedeutet, dass die nächstschwächere LED anfängt, Strom zu verbrauchen, und im schlimmsten Fall wird der Prozess fortgesetzt, bis alle LEDs tot sind. Dieser Vorgang kann auch bei anderen Komponenten auftreten und hat den Spitznamen "Kracher-Modus" erhalten. Möglich wird dies in diesem Fall durch eine zu hohe Strombegrenzung:
Dies führt zu der anderen Regel, die Sie befolgen sollten: Begrenzen Sie den Strom für jede LED separat. Dies bedeutet normalerweise einen Widerstand pro LED oder eine Reihe von LEDs in Reihe. Wenn Sie beispielsweise eine 12-Volt-Quelle haben, können Sie 4 oder 5 LEDs in Reihe schalten und einen einzelnen Widerstand verwenden, um den Strom in der Zeichenfolge zu begrenzen. Sie können dies häufig für eine kleine Anzahl von LEDs umgehen, solange Sie sich der Konsequenzen bewusst sind. Wenn 2 LEDs parallel geschaltet sind, müssen Sie sich wahrscheinlich keine Gedanken über Fehler im Kracher-Modus machen, da nicht viele LEDs mit dem doppelten normalen Betriebsstrom absterben, aber wahrscheinlich immer noch eine ungleiche Helligkeit erhalten. Je mehr LEDs Sie parallel schalten, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit eines katastrophalen Ausfalls. Die Wahl liegt bei Ihnen, und Sie werden wahrscheinlich das Risiko eingehen wollen, bis Sie ein paar Mal verbrannt wurden.
"Gutes Urteilsvermögen kommt aus Erfahrung. Erfahrung kommt aus schlechtem Urteilsvermögen."
Alles, was Sie vermissen, ist das Schlüsselwortled thermal runaway
Passerby
1
Die einfache Antwort ist ein Rundungsfehler mit nur "1 signifikanter Zahl" in 0,01 A, der 0,0058 A betragen sollte
Sie können jetzt jedoch den Strom von 100/17 = 5,8 mA pro LED berechnen, da bei einem einzelnen LED-Messwert keine 3 signifikanten Zahlen vorhanden sind.
Darüber hinaus können Sie den Stromanstieg mit dem Spannungsanstieg vorhersagen. Die nominelle 5-mm-Ultrabright-LED hat einen internen ESR von 15 Ω. Mit 15 LEDs in // wäre der ESR ~ 1Ω. (& 17 etwas weniger.) Somit führt jeder genaue Anstieg von 0,10 V zu einem Anstieg von ~ 0,10 A, was darauf hindeutet, dass das "Knie" der Vf-Kurve 1,8 V beträgt, wobei der ESR dynamisch ansteigt.
Um vor nicht übereinstimmendem ESR in LEDs zu schützen, empfehle ich, mindestens 50% des ESR oder ca. 8 Ω hinzuzufügen, wenn diese parallel auf max.
Dies wirkt sich auf Vf vs If aus und kann eine enge Toleranz <1% gegenüber einer einzelnen Charge oder eine breite Toleranz auf der hohen Seite gegenüber gemischten Chargen aufweisen. Dies wirkt sich daher auf die Stromverteilung aus und wird nur dann signifikant, wenn die Eigenerwärmung den Vf verringert. Diese Differenz wird mit steigendem Strom über 20 mA beschleunigt, insbesondere wenn die interne Schwellenspannung abnimmt (Shockley-Effekt), wodurch die Spannung über dem internen ESR-Volumenwiderstand ansteigt und mehr Strom aus der konstanten Spannung der Versorgung zieht.
Tatsächlich sind LEDs genauso genau wie Niederspannungs-Zeners, die ähnliche Toleranzen aufweisen, die häufig schlechter sind, da die Lieferantenqualität bei LEDs mit hoher Luminanz zunimmt.
Die ungefähre Formel für diese ROTE LED wird
Vf = 1,8 + If * ESR
Das Hinzufügen einer Serie kleiner Serien R eliminiert natürlich die durch Fehlanpassung induzierte Empfindlichkeit, die durch "thermisches Durchgehen der Stromteilungsdiode" verursacht wird.
Die natürliche Effizienz geht durch Hinzufügen einer kleinen Serie R verloren, jedoch zum Vorteil der Stabilisierung des erwarteten Stroms.
Jetzt wird die Formel;
Vout = 1,8 + If * (ESR '+ Rs)
... wo Vout ein Treiber oder Vcc ist, der auch ESR hat, das in das ESR 'oben aufgenommen werden könnte. zB 5V CMOS ist ~ 50Ω, während CMOS <= 3,3 max Vcc ~ 25Ω ESR ist.
. dann wählen Sie Wenn und lösen Sie für Rs.
Aber die meisten Leute benutzen einfach den nominalen Vf @ 20mA und berechnen RS aus
Rs = (Vcc-Vf) / If
Wählen Sie dann Wenn und lösen Sie für Rs mit dem ungünstigsten maximalen Vcc.
ESR ist einfach ein bequemer Begriff für den Differenzwiderstand, der in CMOS und MOSFETs auch als RdsOn bezeichnet wird.
Für weiße 5mm LEDs
es ist Vf = 2,85 + wenn * 15Ω
für nominelle gute Teile mit ähnlichen Toleranzen.
Ich denke, da der Widerstand der einzelnen LED größer ist und wir sie parallel schalten, wird der Widerstand parallel zum individuellen Wert verringert, weshalb der Strom von 10 LEDs geringer ist. 1 / Rt = 1 / R1 + 1 / R2 + ..........
Ihre Erklärung würde erklären, warum parallele LEDs mehr Strom ziehen sollten, nicht weniger. Parallel dazu haben Widerstände einen geringeren Gesamtwiderstand, sodass mehr Strom fließt.
Antworten:
Sie gehen davon aus, dass jede dieser LEDs vollkommen identische IV-Kurven aufweist. Die angegebenen Spezifikationen sind nominelle, typische Zahlen, und es wird Abweichungen geben.
Eine LED kann 10 mA bei 1,9 VF sein, eine andere kann 8 oder 12 mA oder bei derselben VF unterschiedlich sein. Das berücksichtigt nicht einmal die Helligkeit. Zwei LEDs mit derselben IV-Kurve können sich auch in Farbe und Helligkeit merklich unterscheiden.
Sie müssen auch die Präzision oder Rundung Ihres Angebots berücksichtigen. Es misst nur bis zum 100. Ampere. Nicht genug für den richtigen Milliampere-Bereich.
Berücksichtigen Sie auch den Widerstand des verwendeten Steckbretts. Wenn Sie die Spannung an der ersten und der letzten LED messen, stellen Sie möglicherweise einen Unterschied fest.
Sie sollten im Strommodus ein gutes Amperemeter oder Multimeter verwenden und jede der LEDs in diesem Stromkreis einzeln messen, um festzustellen, wie viel jede LED tatsächlich verbraucht.
quelle
Ihr Netzteilmessgerät hat nur eine Auflösung von 0,01 A (10 mA). Der tatsächliche Strom für die einzelne LED kann zwischen 5 mA und 15 mA liegen.
Schalten Sie Ihr gelbes Multimeter auf mA-Bereich, schließen Sie die Kabel an die richtigen Buchsen an und verdrahten Sie das Multimeter in Reihe mit der einen LED, um eine genauere Messung zu erhalten.
Das Parallelschalten von LEDs auf diese Weise wird nicht empfohlen. Diejenigen mit dem geringeren Durchlassspannungsabfall belasten den Strom. Schließen Sie sie entweder in Reihe mit einer strombegrenzten Versorgung an oder schalten Sie mit jeder LED einen Widerstand in Reihe, um den Strom zu begrenzen.
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Transistor und Passerby haben beide die von Ihnen gestellten Fragen perfekt beantwortet, aber lassen Sie mich etwas umfassenderes ausprobieren.
Sie scheinen eine gute Anzahl von LEDs zu haben, und wenn Sie ein paar Ersatzteile haben, versuchen Sie dieses Experiment. Fahren Sie 1 LED mit 1,9 Volt. Notieren Sie den Strom. Erhöhen Sie die Spannung auf 2,0. Versuchen Sie nun 2.1. Sie werden sehen, dass der Strom sehr schnell ansteigt, und ich wäre überrascht, wenn 2,1 Volt die LED nicht ausschalten würden. Ersetzen Sie nun die LED durch einen 200 Ohm Widerstand und wiederholen Sie den Test. Dies stellt fest, dass der Strom mit einer LED viel schneller ansteigt als mit einem Widerstand, sobald die Einschaltspannung erreicht ist.
Folgendes wissen Sie nicht: Bei einer festen Spannung steigt der Strom durch eine LED mit steigender LED-Temperatur.
Weil es heißer wird, steigt sein Strom und auch seine Temperatur. Was natürlich bedeutet, dass der Strom noch weiter ansteigen wird. Sie können sehen, wohin dies führt - der Fachbegriff ist thermisches Durchgehen . Dies führt also zu der ersten und wichtigsten Regel: Versuchen Sie niemals, eine LED von einer Spannungsquelle anzusteuern. Begrenzen Sie immer den Strom. Dies ist am einfachsten zu erreichen, indem eine höhere Spannung bereitgestellt und ein Strombegrenzungswiderstand in Reihe geschaltet wird. In Ihrem Fall liefern eine 5-Volt-Versorgung und ein 300-Ohm-Widerstand ungefähr 10 mA.
Darüber hinaus zeigt Ihr Setup, dass Sie bei der Auswahl der LEDs Glück gehabt haben - alle scheinen ungefähr die gleiche Helligkeit zu haben. Wie Passerby feststellte, ist dies im Allgemeinen nicht der Fall. Binden Sie also nicht ein paar LEDs zusammen und treiben Sie sie von einem einzigen Widerstand an. Dadurch werden die LEDs in einem Helligkeitsbereich eingeladen. Wenn Sie keine gleichmäßige Helligkeit wünschen, denken Sie vielleicht, dass dies in Ordnung ist, aber es gibt noch etwas zu beachten.
Angenommen, Sie haben 10 LEDs parallel, jede Zeichnung (Sie hoffen) 10 mA für insgesamt 100 mA. Dazu verwenden Sie eine 5-Volt-Versorgung und einen 30-Ohm-Widerstand. Die ungleichmäßige Helligkeit ist in Ordnung. Gibt es ein Problem?
Möglicherweise. So wie die LEDs bei gleicher Spannung nicht gleichmäßig hell sind, ziehen sie auch bei gleicher Spannung nicht denselben Strom.
Nehmen wir an, eine der LEDs zieht bei der gemeinsamen Spannung natürlich etwas mehr Strom als die anderen. Dies bedeutet, dass, da Leistung gleich Spannung mal Strom ist, mehr Leistung als die anderen verbraucht wird und dies bedeutet, dass es heißer wird. Dies wiederum senkt die Spannung stärker und zieht mehr Strom. Im schlimmsten Fall wird die schwächste LED immer mehr Strom verbrauchen, bis sie durchbrennt, und sie wird wahrscheinlich nicht mehr geöffnet. Dies bedeutet, dass die nächstschwächere LED anfängt, Strom zu verbrauchen, und im schlimmsten Fall wird der Prozess fortgesetzt, bis alle LEDs tot sind. Dieser Vorgang kann auch bei anderen Komponenten auftreten und hat den Spitznamen "Kracher-Modus" erhalten. Möglich wird dies in diesem Fall durch eine zu hohe Strombegrenzung:
Dies führt zu der anderen Regel, die Sie befolgen sollten: Begrenzen Sie den Strom für jede LED separat. Dies bedeutet normalerweise einen Widerstand pro LED oder eine Reihe von LEDs in Reihe. Wenn Sie beispielsweise eine 12-Volt-Quelle haben, können Sie 4 oder 5 LEDs in Reihe schalten und einen einzelnen Widerstand verwenden, um den Strom in der Zeichenfolge zu begrenzen. Sie können dies häufig für eine kleine Anzahl von LEDs umgehen, solange Sie sich der Konsequenzen bewusst sind. Wenn 2 LEDs parallel geschaltet sind, müssen Sie sich wahrscheinlich keine Gedanken über Fehler im Kracher-Modus machen, da nicht viele LEDs mit dem doppelten normalen Betriebsstrom absterben, aber wahrscheinlich immer noch eine ungleiche Helligkeit erhalten. Je mehr LEDs Sie parallel schalten, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit eines katastrophalen Ausfalls. Die Wahl liegt bei Ihnen, und Sie werden wahrscheinlich das Risiko eingehen wollen, bis Sie ein paar Mal verbrannt wurden.
"Gutes Urteilsvermögen kommt aus Erfahrung. Erfahrung kommt aus schlechtem Urteilsvermögen."
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led thermal runawayDarüber hinaus können Sie den Stromanstieg mit dem Spannungsanstieg vorhersagen. Die nominelle 5-mm-Ultrabright-LED hat einen internen ESR von 15 Ω. Mit 15 LEDs in // wäre der ESR ~ 1Ω. (& 17 etwas weniger.) Somit führt jeder genaue Anstieg von 0,10 V zu einem Anstieg von ~ 0,10 A, was darauf hindeutet, dass das "Knie" der Vf-Kurve 1,8 V beträgt, wobei der ESR dynamisch ansteigt.
Um vor nicht übereinstimmendem ESR in LEDs zu schützen, empfehle ich, mindestens 50% des ESR oder ca. 8 Ω hinzuzufügen, wenn diese parallel auf max.
Dies wirkt sich auf Vf vs If aus und kann eine enge Toleranz <1% gegenüber einer einzelnen Charge oder eine breite Toleranz auf der hohen Seite gegenüber gemischten Chargen aufweisen. Dies wirkt sich daher auf die Stromverteilung aus und wird nur dann signifikant, wenn die Eigenerwärmung den Vf verringert. Diese Differenz wird mit steigendem Strom über 20 mA beschleunigt, insbesondere wenn die interne Schwellenspannung abnimmt (Shockley-Effekt), wodurch die Spannung über dem internen ESR-Volumenwiderstand ansteigt und mehr Strom aus der konstanten Spannung der Versorgung zieht.
Tatsächlich sind LEDs genauso genau wie Niederspannungs-Zeners, die ähnliche Toleranzen aufweisen, die häufig schlechter sind, da die Lieferantenqualität bei LEDs mit hoher Luminanz zunimmt.
Die ungefähre Formel für diese ROTE LED wird
Das Hinzufügen einer Serie kleiner Serien R eliminiert natürlich die durch Fehlanpassung induzierte Empfindlichkeit, die durch "thermisches Durchgehen der Stromteilungsdiode" verursacht wird.
Die natürliche Effizienz geht durch Hinzufügen einer kleinen Serie R verloren, jedoch zum Vorteil der Stabilisierung des erwarteten Stroms.
Jetzt wird die Formel;
... wo Vout ein Treiber oder Vcc ist, der auch ESR hat, das in das ESR 'oben aufgenommen werden könnte. zB 5V CMOS ist ~ 50Ω, während CMOS <= 3,3 max Vcc ~ 25Ω ESR ist.
. dann wählen Sie Wenn und lösen Sie für Rs.
Aber die meisten Leute benutzen einfach den nominalen Vf @ 20mA und berechnen RS aus
Wählen Sie dann Wenn und lösen Sie für Rs mit dem ungünstigsten maximalen Vcc.
Für weiße 5mm LEDs
es ist Vf = 2,85 + wenn * 15Ω
für nominelle gute Teile mit ähnlichen Toleranzen.
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Ich denke, da der Widerstand der einzelnen LED größer ist und wir sie parallel schalten, wird der Widerstand parallel zum individuellen Wert verringert, weshalb der Strom von 10 LEDs geringer ist. 1 / Rt = 1 / R1 + 1 / R2 + ..........
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