Consumo de energía LED en teoría y realidad

Está asumiendo que cada uno de estos leds tiene curvas IV perfectamente idénticas. Las especificaciones indicadas son cifras nominales, típicas, y habrá variaciones.

Un LED puede ser de 10 mA a 1.9 VF, pero otro puede ser de 8 o 12 mA o diferente en el mismo VF. Eso ni siquiera está teniendo en cuenta el brillo. Dos leds con la misma curva IV también pueden ser notablemente diferentes en color y brillo.

También debe tener en cuenta la precisión o el redondeo de su suministro. Solo mide a la centésima parte de un amplificador. No es suficiente para un rango de miliamperios adecuado.

También tenga en cuenta la resistencia de la placa que está utilizando. Si mide la tensión en el primer led y el último led, puede notar una diferencia.

Debe usar un buen amperímetro o multímetro en el modo actual, y medir individualmente cada uno de los leds en este circuito para ver cuánto consume cada led.

Su medidor de PSU solo tiene resolución de 0.01 A (10 mA). La corriente real podría estar en cualquier lugar entre 5 mA y 15 mA para un solo LED.

Cambie su multímetro amarillo al rango de mA, conecte los cables a los enchufes correctos y conecte el multímetro en serie con el único LED y obtenga una medición más precisa.

No se recomiendan los LED paralelos de esta manera. Los que tienen una caída de tensión directa más baja acaparan la corriente. Conéctelos en serie con un suministro limitado de corriente o coloque una resistencia en serie con cada LED para limitar la corriente.

El transistor y el transeúnte han respondido perfectamente bien a la pregunta que has formulado, pero déjame intentar algo un poco más completo.

Parece que tienes un buen número de LED, y si tienes algunos repuestos, prueba este experimento. Conduzca 1 LED a 1.9 voltios. Graba la corriente. Aumente el voltaje a 2.0. Ahora prueba 2.1. Verás que la corriente aumenta muy rápidamente, y me sorprendería que 2.1 voltios no apaguen al LED. Ahora reemplace el LED con una resistencia de 200 ohmios y repita la prueba. Esto establece que la corriente aumenta mucho más rápidamente con un LED que con una resistencia una vez que se alcanza el voltaje de encendido.

Ahora, hay algo que no sabes: para un voltaje fijo, la corriente a través de un LED aumentará a medida que aumenta la temperatura de los LED.

Debido a que se está calentando, su corriente aumentará, y también lo hará su temperatura. Lo que, por supuesto, significa que su corriente aumentará aún más. Puede ver a dónde lleva esto: el término técnico es fuga térmica . Por lo tanto, esto conduce a la primera y más importante regla: nunca intente conducir un LED desde una fuente de voltaje. Siempre limite la corriente. Esto se hace más fácilmente proporcionando un voltaje más alto y usando una resistencia de límite de corriente en serie. En su caso, un suministro de 5 voltios y una resistencia de 300 ohmios dará aproximadamente 10 mA de forma segura.

Además, su configuración muestra que tuvo suerte con su elección de LED, todos parecen tener el mismo brillo. Como dijo Passerby, esto no es generalmente cierto. Así que no ate un montón de LEDs y condúzcalos desde una sola resistencia. Si lo hace, invitará a una gama de brillo en los LED. Si no desea un brillo uniforme, podría pensar que esto está bien, pero hay una cosa más que considerar.

Digamos que tiene 10 LED en paralelo, cada dibujo (usted espera) 10 mA, para un total de 100 mA. Para hacer esto, utiliza un suministro de 5 voltios y una resistencia de 30 ohmios. Estás bien con el brillo no uniforme. ¿Hay algún problema?

Muy posiblemente. Al igual que los LED no tienen un brillo uniforme para el mismo voltaje, tampoco consumen la misma corriente con el mismo voltaje.

Digamos que uno de los LED naturalmente consume un poco más de corriente que los otros a la tensión común. Esto significa que, dado que la potencia es igual al voltaje de la corriente, disipa más potencia que las otras, y esto significa que se calentará. A su vez, esto reduce su voltaje más, y consume más corriente. En el peor de los casos, el LED más débil acaparará cada vez más corriente hasta que se apague, y es probable que no se abra. Esto significa que el siguiente LED más débil comenzará a acumular corriente, y en el peor de los casos, el proceso continuará hasta que todos los LED estén apagados. Este proceso también puede ocurrir con otros componentes y ha ganado el apodo de "modo petardo". En este caso, es posible gracias a un límite de corriente demasiado alto: es decir, el límite de corriente de 100 mA establecido por la resistencia de 30 ohmios permite una distribución de corriente en el peor de los casos para eliminar los LED.

Esto lleva a la otra regla que debe seguir: limite la corriente a cada LED por separado. Por lo general, esto significa una resistencia por LED o una serie de LED en serie. Por ejemplo, si tiene una fuente de 12 voltios, puede poner 4 o 5 LED en serie y usar una resistencia única para limitar la corriente en la cadena. A menudo puede evitar esto con un pequeño número de LED, siempre y cuando esté consciente de las consecuencias. Con 2 LED en paralelo, es probable que no tenga que preocuparse por las fallas en el modo petardo, ya que no muchos LED se apagarán al doble de la corriente de funcionamiento normal, pero aún así probablemente obtendrá un brillo desigual. Cuantos más LED coloque en paralelo, mayores serán las probabilidades de fallas catastróficas. La elección depende de usted, y probablemente querrá arriesgarse hasta que haya sido quemado varias veces.

"El buen juicio viene de la experiencia. La experiencia viene del mal juicio".

  

La respuesta simple es un error de redondeo con solo "1 cifra significativa" en 0.01 A, que debería leer 0.0058 A

     

Pero ahora puede calcular el actual 100/17 = 5.8mA por LED debido a la falta de 3 cifras significativas en una sola lectura de LED.

Además, puede predecir el aumento de la corriente con el aumento de voltaje. El LED nominal Ultrabright de 5 mm tiene una ESR interna de 15 Ω. Con 15 LEDs en //, el ESR sería ~ 1Ω. (& 17 un poco menos). Por lo tanto, cada aumento preciso de 0,10 V da como resultado un aumento de ~ 0,10A, lo que sugiere que la "curva" de la curva Vf es de 1,8 V, donde la ESR aumenta dinámicamente.

Para protegerse contra la ESR no coincidente en los LED, recomiendo agregar un mínimo del 50% de la ESR u 8 Ω aproximadamente cuando se conducen al máximo en paralelo.

Esto afecta a Vf vs If y puede tener una tolerancia reducida < 1% de un solo lote o una amplia tolerancia en el lado alto de los lotes mixtos. ergo esto afecta a la corriente compartida y solo se vuelve significativo cuando el autocalentamiento reduce la Vf. Esta diferencia se acelera con una corriente ascendente por encima de 20 mA, especialmente cuando el voltaje de umbral interno se reduce (Efecto Shockley), por lo que el voltaje en la resistencia a granel interna de ESR aumenta y extrae más corriente del voltaje constante de la fuente.

EN, los LED son tan precisos como los zeners de bajo voltaje, que también tienen tolerancias similares, a menudo peores, debido a las mejoras en la calidad del proveedor en los LED de alta luminancia.

La fórmula aproximada para este LED ROJO se convierte en

  

Vf = 1.8 + Si * ESR

Naturalmente, la adición de una serie pequeña serie R elimina la sensibilidad w.r.t. desajuste inducido "corriente de diodo de intercambio térmico fuera de control".

Generalmente, la eficiencia se pierde al agregar una pequeña serie R, pero en el beneficio de estabilizar la corriente esperada.

Ahora la fórmula se convierte;

  

Vout = 1.8 + If * (ESR '+ Rs)

... donde Vout es un controlador o Vcc que también tiene ESR que podría incluirse con el ESR anterior. p.ej. 5V CMOS es ~ 50Ω, mientras que CMOS < = 3.3 max Vcc es ~ 25Ω ESR.

. a continuación, elija Si y resolver para Rs.

Pero la mayoría de la gente simplemente usa el valor nominal Vf @ 20mA y calcula RS desde

  

Rs = (Vcc-Vf) / If

luego elija Si y resuelva para Rs usando el Vcc máximo en el peor de los casos.

  

ESR es simplemente un término conveniente para la resistencia diferencial, también conocida como RdsOn en CMOS y MOSFET.

Para LEDs blancos de 5mm

es Vf = 2.85 + Si * 15Ω

para partes nominales buenas con tolerancias similares.

Creo que a medida que la resistencia de los LED individuales es mayor y que los conectamos en paralelo, la resistencia en paralelo disminuye a partir del valor individual, por eso la corriente de 10 LED es menor. 1 / Rt = 1 / R1 + 1 / R2 + ..........