Para los LED azules con una tensión directa de 3.3 V y una tensión de alimentación de 3.3 V, ¿se necesita una resistencia en serie para limitar la corriente?
La ley de Ohm en este caso dice 0 Ω, pero ¿es esto correcto en la práctica?
¿Quizás solo un valor pequeño como 1 o 10 solo para estar seguro?
No, no es correcto, aunque solo sea porque ni el LED ni la fuente de alimentación tienen 3.3V. La fuente de alimentación puede ser de 3.28 V, y la tensión del LED de 3.32 V, y luego el cálculo simple para la resistencia en serie ya no se mantiene.
El modelo de un LED no es solo una caída de voltaje constante, sino un voltaje constante en serie con una resistencia, la resistencia interna. Como no tengo los datos de su LED, veamos esta característica de otro LED, el Kingbright KP-2012EC LED:
Para corrientes superiores a 10 mA, la curva es recta y la pendiente es la inversa de la resistencia interna. A 20 mA, la tensión directa es de 2 V, a 10 mA, es de 1,95 V. Entonces la resistencia interna es
\ $ R_ {INT} = \ dfrac {V_1 - V_2} {I_1 - I_2} = \ dfrac {2V - 1.95V} {20mA - 10mA} = 5 \ Omega \ $.
El voltaje intrínseco es
\ $ V_ {INT} = V_1 - I_1 \ veces R_ {INT} = 2V - 20mA \ veces 5 \ Omega = 1.9V. \ $
Supongamos que tenemos una fuente de alimentación de 2 V, entonces el problema se parece un poco al original, donde teníamos 3.3 V tanto para la fuente como para el LED. Si conectáramos el LED a través de una resistencia de 0 \ $ \ Omega \ $ (después de todo, ¡ambos voltajes son iguales) obtenemos una corriente de LED de 20mA. Si el voltaje de la fuente de alimentación cambiara a 2.05 V, solo un aumento de 50 mV, entonces la corriente del LED sería
\ $ I_ {LED} = \ dfrac {2.05V - 1.9V} {5 \ Omega} = 30mA. \ $
Por lo tanto, un pequeño cambio en el voltaje resultará en un gran cambio en la corriente. Esto se muestra en la inclinación del gráfico y la baja resistencia interna. Es por eso que necesita una resistencia externa que sea mucho mayor, para que podamos controlar mejor la corriente. Por supuesto, una caída de voltaje de 10 mV sobre, por ejemplo, 100 \ $ \ Omega \ $ solo proporciona 100 \ $ \ mu \ $ A, que apenas será visible. Por lo tanto, también se requiere una mayor diferencia de voltaje.
Siempre necesitas una caída de voltaje suficientemente grande sobre la resistencia para tener una corriente de LED más o menos constante.
Siempre necesitas un dispositivo limitador actual. Cuando use una fuente de voltaje, siempre debe tener una resistencia, piense en lo que sucede cuando el voltaje cambia en una pequeña cantidad. Sin resistencia, la corriente del LED se dispararía (hasta que alcanzara un límite térmico debido a los materiales del LED). Si tuviera una fuente actual, entonces no necesitaría una resistencia en serie porque el LED se ejecutaría en el nivel de fuente actual.
También es poco probable que la tensión directa del LED sea siempre la misma que la del suministro. Habrá un rango mencionado en la hoja de datos. Por lo tanto, incluso si su suministro coincidiera exactamente con el voltaje directo típico, diferentes LED funcionarán con corrientes muy diferentes y, por lo tanto, con brillo.
La relación I-V en un diodo es exponencial, por lo que aplicar una diferencia de voltaje de 3.3 V +/- 5% a un LED con una caída nominal de 3.3V no dará como resultado una variación del 5% en la intensidad.
Si el voltaje es demasiado bajo, el LED puede estar oscuro; Si el voltaje es demasiado alto, el LED puede dañarse. Como dice Hans, un suministro de 3.3V probablemente no sea suficiente para un LED de 3.3V.
Al conducir un LED, es mejor establecer la corriente, no el voltaje, ya que la corriente tiene una correlación más lineal con la intensidad de la luz. El uso de una resistencia en serie es una buena aproximación de la configuración de la corriente a través del LED.
Si no puede usar un suministro con suficiente espacio para permitir una resistencia de ajuste actual, podría usar un actual espejo . Eso aún requiere cierta caída de voltaje, pero posiblemente no tanto como lo que necesitarías para una resistencia.
Necesitas una caída de voltaje sobre la resistencia limitadora de corriente para que funcione. Y esa caída de voltaje debe ser considerable para evitar corrientes altas cuando su 3.3V está un poco apagado (tal vez 3.45V por un tiempo). Si manejara un LED con una caída de voltaje de 1V a través de una resistencia y el suministro es 1V más alto, tendría aprox. La doble corriente.
Un LED necesita una corriente constante para brillar. Sin embargo, una fuente de corriente constante probablemente necesite más de 3.3V para un LED azul, a menos que esté usando una versión de aumento de velocidad.
Si la fuente de alimentación era exactamente 3.3V y la caída de voltaje en el LED era 3.3V, entonces no necesitaría una resistencia limitadora de corriente. Sin embargo, el mundo no es perfecto y hay imperfecciones en todo!
Solo puede calcular un valor de resistencia de seguridad apropiado después de tener en cuenta la configuración de la fuente de alimentación y la variación en la tensión directa del LED. Si cree que \ $ V_ {FUENTE} -V_ {LED} \ $ puede tener un error / variación hasta \ $ 0.5 \ mbox {} V \ $, entonces calcularía el valor de resistencia para eso. Como ejemplo, el caso de \ $ \ pm 0.5 \ mbox {} V \ $, que no es irrazonable para una fuente de 10% 5V:
$$ \ frac {V} {I} = \ frac {0.5 \ mbox {} V} {20 \ mbox {mA}} = 25 \ mbox {} \ Omega $$
Solo tenga en cuenta que esto probablemente no sea una buena idea en la práctica, pero es posible.
Incluso si los voltajes fueran los mismos, todavía necesitarías agregar una resistencia. La única vez que no agrega una resistencia es cuando la salida de corriente de la fuente es menor o igual a la cantidad necesaria, por ejemplo, conectando un LED blanco a un CR2023. No se necesita resistencia, ya que la resistencia interna de la batería limita la corriente a un nivel aceptable.
No se preocupe por agregar una resistencia porque es la cosa más barata que puede agregar para proteger su LED, a menos que esté tratando con un LED de alta corriente.
Si la tensión directa y la tensión de alimentación son casi iguales, el uso de una resistencia producirá resultados que son muy sensibles a las variaciones en la tensión de alimentación o las características del LED. Si la resistencia está dimensionada para evitar dañar el LED, si la tensión de alimentación está al máximo y la tensión intrínseca del LED es mínima, el LED solo se iluminará con una fracción de su posible brillo si la tensión de alimentación es mínima y la La tensión intrínseca del LED está en su máximo.
El uso de algún tipo de circuito de regulación de corriente producirá resultados mucho mejores, aunque la mayoría de los circuitos de regulación de corriente simples tienen una cierta cantidad de voltaje de cumplimiento. Probablemente, lo más fácil de hacer en muchos casos es usar un chip controlador de LED con un circuito de refuerzo incorporado. Algunos de ellos pueden hacer un buen trabajo al regular el brillo de los LED independientemente de la tensión de alimentación.
Sucedí en esto por accidente, y no hay nada como agregar comentarios a un antiguo incendio .. Pero ...
Si conduce el LED desde una fuente con una resistencia interna muy baja, el LED será sensible a pequeños cambios en la tensión de alimentación. Si está conduciendo el LED desde una fuente de alimentación grande capaz de suministrar amperios, y se eleva 10MV más, puede cocinar el LED. Tenga en cuenta que en muchos casos, como las linternas de bajo costo, los LED se consideran desechables y están bastante seguros de que el voltaje del terminal de la batería no será más de lo que sea normal para ese tipo de química química; El LED probablemente funciona por encima de las especificaciones o justo en el borde con baterías nuevas. Además, dependiendo de la curva de conducción hacia adelante del dispositivo, es posible que no pueda obtener dicho 20MA en un LED blanco o azul con un suministro de 3.3V. Y si haces los cálculos, poner una resistencia de 5 ohmios en serie con el LED no te va a comprar mucha latitud de voltaje. Sin embargo, hasta este punto solo nos hemos preocupado por la salud del LED, lo que parece bastante simple. Estaría mucho más preocupado por sobrecargar uno de los pines de E / S en un microcontrolador que me costó unos cuantos dólares que cocinar un LED que se puede obtener por menos de 2 centavos en eBay. Por lo tanto, si tuviera que conectar un LED a la salida de un chip costoso con un 3.3V Vcc, incluso si el LED tuviera una calificación de 3.3VI probablemente agregaría unos pocos cientos de ohmios y apagaría el LED solo unos pocos minutos, en vez de dañar el sistema. La parte cara. Si quisiera que el LED fuera brillante, usaría un transistor o un chip dedicado para manejarlo. Con ese enfoque, puede apagar el LED de la fuente de alimentación bruta y usar una resistencia de caída más grande. Eso le da más latitud con el LED y hay menos posibilidades de dañar la parte costosa al sobrecargar la salida.
Los LED pueden manejar mucha más corriente PICO que el estado estable. Estudie la hoja de datos del LED y luego presione el LED dentro de sus límites de ciclo de trabajo PEAK y no necesitará una resistencia