¿Por qué no se puede usar exactamente una resistencia única para muchos LED paralelos?

El motivo principal es que no se pueden conectar diodos en forma segura en paralelo.

Entonces, cuando usamos una resistencia, tenemos un límite de corriente para toda la sección del diodo. Después de eso, depende de cada diodo controlar la corriente que lo atraviesa.

El problema es que los diodos del mundo real no tienen las mismas características y, por lo tanto, existe el peligro de que un diodo comience a conducir, mientras que otros no.

Así que básicamente quieres esto ( abierto en el simulador de circuito de Paul Falstad ):

Yenrealidadobtienesesto( abierto en el simulador de circuito de Paul Falstad ):

Como puede ver, en el primer ejemplo, todos los diodos conducen cantidades iguales de corriente y en el segundo ejemplo un diodo conduce la mayor parte de la corriente, mientras que otros diodos apenas conducen algo. El ejemplo en sí es un poco exagerado, por lo que las diferencias serán un poco más obvias, pero demostrarán muy bien lo que sucede en el mundo real.

Lo anterior se escribe con el supuesto de que elegirá la resistencia de tal manera que establezca la corriente de modo que la corriente sea n por la corriente que desee en cada diodo donde n es el número de diodos y que la corriente es en realidad mayor que la corriente que un solo diodo puede conducir de manera segura. Lo que sucede entonces es que el diodo con el voltaje de avance más bajo conducirá la mayor parte de la corriente y se desgastará más rápido. Después de que muera (si muere como circuito abierto), el diodo con el siguiente voltaje de avance conducirá la mayor parte de la corriente y morirá incluso más rápido que el primer diodo, y así sucesivamente hasta que se quede sin diodos.

Un caso en el que se me ocurre dónde puede usar una resistencia que alimente varios diodos sería si la corriente máxima que atraviesa la resistencia sea lo suficientemente pequeña como para que un solo diodo pueda funcionar con la corriente completa. De esta manera, el diodo no morirá, pero yo mismo no he experimentado con eso, así que no puedo comentar sobre qué tan buena idea es.

Bien, hagamos el cálculo.

Un modelo simplificado para un LED es una fuente de voltaje fijo en serie con una pequeña resistencia. Vamos a elegir este LED de Kingbright.

La pendiente es de 20mA / 100mV, por lo que la resistencia interna es de 5 \ $ \ Omega \ $. El voltaje intrínseco del LED es 1.9V. Supongamos que los LED necesitan 20 mA y que nuestra fuente de alimentación es de 5V.

Luego, el voltaje del LED es 1.9V + 5 \ $ \ Omega \ $ \ $ \ cdot \ $ 20mA = 2V. Nuestra resistencia de una sola serie

\ $ R = \ dfrac {5V - 2V} {2 \ cdot 20mA} = 75 \ Omega \ $.

Eso es si ambos LEDs son iguales. Ahora suponga que hay una ligera discrepancia entre los LED, y que el 1.9V para el segundo LED es en realidad 1.92V, solo una diferencia del 1%.

Ahora no está claro de inmediato cuál será el voltaje a través de los LED. Averigüémoslo y llamémoslo \ $ V_L \ $. Hay una sola \ $ I_R \ $ actual a través de la resistencia 75 \ $ \ Omega \ $:

\ $ I_R = \ dfrac {5V - V_L} {75 \ Omega} \ $

La corriente a través del primer LED:

\ $ I_1 = \ dfrac {V_L - 1.9V} {5 \ Omega} \ $

y, asimismo, para LED 2:

\ $ I_2 = \ dfrac {V_L - 1.92V} {5 \ Omega} \ $

Ahora \ $ I_R = I_1 + I_2 \ $, entonces

\ $ \ dfrac {5V - V_L} {75 \ Omega} = \ dfrac {V_L - 1.9V} {5 \ Omega} + \ dfrac {V_L - 1.92V} {5 \ Omega} \ $

A partir de esto, encontramos que \ $ V_L \ $ = 2.01 V. Luego, rellene este valor en las ecuaciones anteriores para las corrientes de LED que encontramos

\ $ I_1 = 21.94 mA \ $ y \ $ I_2 = 17.94 mA \ $

conclusión

Solo la discrepancia más pequeña en el voltaje del LED (1%) ya produce una diferencia del 18% en la corriente del LED. IRL la diferencia puede ser mayor y puede haber una diferencia visible en el brillo. El efecto será peor para las resistencias internas más bajas.

Ver mi reciente respuesta detallada aquí

La corriente se dividirá de forma desigual a dúo para propagarse en las características del LED.

Aquellos que dibujen más de lo que comparten se calentarán y dibujarán aún más.

Aquellos que dibujen menos de lo que comparten se enfriarán y dibujarán menos.

Si tiene 10 LED y los conecta en paralelo y los conduce con un solo LED a aproximadamente la corriente nominal de los 10, entonces:

• Con los LED de bajo costo típicos, la Vf / Si coincide será lo suficientemente pobre como para que los LED de Vf más bajos puedan consumir 2 o 3 o 4 veces su corriente nominal.

• Los LED de sobrecorriente morirán rápidamente.

• Ahora hay 9 LED para compartir suficiente corriente para 10. La corriente MEDIA es del 110%. El LED de Vf más bajo volverá a estar sobrecargado y fallará, pero esta vez sucederá incluso más rápido ya que hay más corriente disponible por LED.

• El siguiente ... :-) - reacción en cadena.

Mira una antorcha multi-LED asiática * típica y barata.
 Tenga en cuenta los LEDs que son más brillantes.  Opere la antorcha por un tiempo y vuelva a observar.
 Después de no demasiado tiempo, los LED más brillantes estarán más apagados o apagados.
 Observe los LED más brillantes ...

• Digo "asiático barato" ya que la mayoría de las linternas LED múltiples son de origen chino y la mayoría son de bajo costo, por lo que su precio es difícil de superar. En gran parte se construyen para "lo que el mercado soportará" y el mercado soportará basura. Luces LED de otros países con múltiples LED O luces fabricadas en China con el diseño adecuado Cuestan más y son menos populares. Hay una razón para el costo extra.

LEDs en serie (2 grupos).
 Unidad de corriente constante.
 Cuesta más.

Eso funcionaría si todos los LED tuvieran características idénticas. Desafortunadamente, ese no es el caso. y tendrán diferentes corrientes que fluyen a través de ellas. Por supuesto, varios LED en serie pueden tener una sola resistencia limitadora de corriente.

Bueno, esto no es estrictamente cierto.

Con frecuencia uso una placa de pruebas con 8 LEDs para la depuración integrada. La diferencia es que, si bien tengo los 8 LED conectados a tierra a través de una sola resistencia (fue más rápido derribar el PCB de esta manera), la corriente se suministra desde pines separados del microcontrolador. Depende de lo que quieras decir con 'paralelo', supongo!