Was wäre der Strom, wenn ich eine LED in einen perfekten Stromkreis stecken würde?

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Wenn ich eine LED mit einer Durchlassspannung von 2,2 Volt und einem Durchlassstrom von 20 mA hätte und irgendwie eine Batterie mit genau 2,2 Volt erstellt hätte und diese LED und nur diese LED an dieser Batterie angebracht hätte, wie hoch wäre der Strom? ?

Ich bin nur verwirrt, wie Dioden / LEDs funktionieren. Ich verstehe normalerweise, dass Sie sagen würden, eine 5-V-Batterie und der Widerstand, den Sie in Reihe mit der LED geschaltet haben, würden den Strom steuern. Ich versuche nur, die LED-Eigenschaften besser zu erfassen.

Vielen Dank

Tyler DeWitt
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Sie können die Spannung an einer LED bei 20 mA messen, dann genau dieselbe Spannung an sie liefern und 20 mA benötigen. Selbst geringfügige Abweichungen von dieser Spannung und Änderungen der LED-Temperatur haben proportional große Auswirkungen auf den LED-Strom.
Olin Lathrop
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Holen Sie sich ein Datenblatt und sehen Sie sich die Diagramme an.
Starblue
@OlinLathrop - Ich denke, Sie haben vielleicht "unverhältnismäßig" gemeint. "Proportional" deutet auf Linearität hin.
JustJeff
@ JustJeff: Ups, ja. Zu spät, um jetzt zu bearbeiten.
Olin Lathrop

Antworten:

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Theoretisch würde dies funktionieren und Sie könnten 20 mA erhalten. Dies ist jedoch ein sehr fragiles System, das Sie beschreiben. Wenn sich etwas leicht verschiebt, erhalten Sie nicht den gewünschten Strom. Zum Beispiel müssten Sie Folgendes steuern / kennen:

  • Die Temperatur, bei der die Diode arbeitet und möglicherweise für die Eigenerwärmung verantwortlich ist
  • Die genaue Spannung, die eine Diode bei Ihrer angegebenen Temperatur 20 mA zieht (beachten Sie, dass das Datenblatt wahrscheinlich einen "Nennwert" oder eine Toleranz angibt - Sie müssten die genaue Spannung kennen.
  • Ihr Netzteil (Batterie) müsste viel präziser sein, als es für das Ansteuern einer LED praktisch ist

Das Problem ist, dass Dioden ihren Strom mit einer sehr kleinen Spannungsänderung dramatisch ändern. Dies ist in der Shockley-Diodengleichung zu sehen:

ich=ichs(eV.nV.T.- -1)

Dies zeigt, dass der Strom (I) exponentiell mit der angelegten Spannung (V) variiert. Es ist zwar möglich, eine feste Spannung an eine Diode anzulegen und einen präzisen Strom zu erhalten, aber es ist schwierig. Der Diodenstrom ist im Strommodus relativ einfach zu steuern, da Sie eine grobe Stromquelle mit einem Widerstand und ausreichend Spannungsspannungsfreiheit herstellen können. Dies ist der Fall, wenn Sie einen Widerstand in Reihe mit Ihrer Diode bei 5 V haben. Eine Alternative ist eine Konstantstromsenke, die auf einem IC einfach durchzuführen ist. Diese werden als LED-Treiberchips angezeigt, die einen programmierten Strom aufnehmen können, und sie funktionieren auch gut.

W5VO
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seltsam ... mein Bauchgefühl wäre gewesen, dass die Diode einen Kurzschluss erzeugen würde, da es nichts gibt, was den Strom begrenzen könnte.
Tevo D
Danke für die tollen Infos. Was meinen Sie, wenn Sie sagen, dass ein LED-Treiberchip einen programmierten Strom aufnehmen kann? Wenn ich mich über LED-Treiber informiert habe, scheint es, dass sie noch einen Widerstand benötigen. Vielen Dank
Tyler DeWitt
Die intrinsischen Eigenschaften der Diode begrenzen den Strom. Da es wiederum eine exponentielle Beziehung zwischen Spannung und Strom gibt, wäre es definitiv schwierig, eine Diode auf diese Weise zu verwenden. Schließlich (wenn die Diode nicht verschmilzt) würde der Serienwiderstand der Diode den Strom begrenzen.
W5VO
Lerne jeden Tag etwas Neues ... oder viele neue Dinge an einem guten Tag. Muss noch etwas über diese Idee nachdenken. Vielen Dank
Tevo D
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@ TylerDeWitt Ich beziehe mich auf Chips wie den TI TLC5940, et. al. das wirkt grundsätzlich als schaltbare Stromsenke. Es kann einen Widerstand zum Einstellen des Referenzstroms geben, aber es gibt keinen Widerstand in Reihe mit einer LED.
W5VO
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Es wird offensichtlich sein, dass

  • "Eine LED, die 20 mA zieht, wenn Sie 2,2 V anlegen, würde 20 mA ziehen, wenn Sie 2,2 Volt anlegen" :-)

dh in Ihrer idealen Situation haben Sie Stabilität. Ihre Frage zeigt jedoch, dass Sie sich bewusst sind, dass diese ideale Situation in der realen Welt nicht zutreffen würde. Dies zu realisieren ist ein guter Anfang.

Wie Starblue sagte, ist es eine gute Idee, sich das Datenblatt anzusehen.

Unten ist die Spannungs-Strom-Kurve für eine einigermaßen typische LED dargestellt. Die Hersteller sagen, dass es nominell für 100 mA bei 3,2 V ausgelegt ist, aber ein Blick auf die Kurve zeigt, dass es im gezeichneten Zustand bei 100 mA um 3,3 V abfällt. Die Tabelle und die Kurve sollen beide "typische" Werte sein - es ist ein schlechter Anfang, wenn ein Datenblatt auch nur geringfügig mit sich selbst nicht übereinstimmt, aber es ist hier unwichtig und zeigt die ungenaue Beziehung zwischen Vf und If in der Praxis für eine zufällig ausgewählte LED. Das Datenblatt besagt, dass Vf bei 100 mA nur 2,9 V und 3,5 V betragen kann.

Schauen Sie sich die Kurve an und beachten Sie, was bei einer typischen LED passiert, wenn Vf von 3,3 V (= 100 mA) auf 3,4 V geändert wird. Bei 3,7 V zieht es 200 mA, bei etwa 4,05 V = 300 mA und bei 4,4 V 400 mA.

Das heißt, für eine Änderung von Vf von 3,3 V auf 4,4 V = ~ 33% Spannungsanstieg geht der Strom von 100 mA auf 400 mA.

Ein paar einfache Übungen, die Ihrem Verständnis sehr helfen, wenn Sie sie selbst machen, geben Ihnen ein viel besseres Gefühl dafür, was im wirklichen Leben passiert. Versuchen Sie, den stabilen Zustand auf dieser Kurve für eine feste Versorgungsspannung und eine Reihe von Widerstandswerten zu ermitteln. Versuchen Sie dann einen festen Widerstandswert und eine Reihe von Versorgungsspannungen.

Sagen Sie uns, ob dies Ihrem Verständnis hilft.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Russell McMahon
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