Pulsando un LED sin resistencia en serie

No calificado - nada es "100% necesario".

Conducir los LED directamente de las fuentes de energía sin tener un gran conocimiento de lo que controla la corriente y la cantidad de flujo de corriente, a veces funcionará lo suficientemente bien en muchos casos *, pero en muchos casos en otras ocasiones puede funcionan de forma inadecuada y pueden provocar la destrucción o muerte temprana de LED o fuente de energía (el Arduino en este caso). es decir, la probabilidad es que los resultados no se garanticen repetibles o predecibles. Si no sabe si funcionará de manera predecible, entonces es previsible que pueda funcionar de manera desconocida.

Puede ser aceptable hacer lo que estás haciendo y posiblemente incluso diseñarse, pero si no sabes si es o no lo es, entonces no lo es.

El "gracia salvadora" en muchos casos es la combinación de "hechos" que

• la mayoría de los microcontroladores no tienen suficiente capacidad de unidad para destruir un LED en un lapso de tiempo muy corto, y

• la mayoría de los microcontroladores no se dañarán con la sobrecarga presentada por un LED conectado directamente y

• la mayoría de los microcontroladores a menudo no funcionarán mal o no funcionarán mal, especialmente cuando se abusa más allá de las recomendaciones de sus diseñadores de esta manera.

Como las "declaraciones de gracia" anteriores contienen calificadores como "en un tiempo muy corto", la mayoría, a menudo no, no funciona mal especialmente, etc., uno se encuentra en un terreno inestable si confía en tales cosas.

La declaración calificada va algo así como

• Si desea que el LED viva por mucho tiempo y prospere, y

• el Arduino para vivir mucho tiempo y prosperar, y

• el circuito debe ser "designable" para que funcione ~ = igual cada vez que lo construyes

ENTONCES

• usted DEBE controlar la corriente de alguna manera

Y

• una resistencia en serie es una forma aproximada pero a menudo lo suficientemente buena de hacer esto.

Este documento tiene algunos detalles interesantes sobre los LED de saturación a múltiplos muy altos (20x) de su calificación Corriente por períodos cortos del orden de 1 microsegundo. Está orientado alrededor de los LED de alimentación en lugar de los indicadores que está utilizando, pero las conclusiones deben ser en general sólidas.

En resumen, el mecanismo por el cual los LED se destruyen normalmente se está sobrecalentando. A 20 veces la corriente nominal en un microsegundo, no se disipa la potencia suficiente para destruir un LED por sobrecalentamiento, por lo que siempre que el ciclo de trabajo sea muy bajo, el LED sobrevivirá perfectamente. No encontraron ninguna indicación de falla gradual a través de picos repetidos de gran amplitud.

En picos de corriente extremadamente altos (> 20x nominal), el mecanismo de falla fue la fusión de los cables de enlace debido a las altas corrientes de entrada de la capacidad parásita del dispositivo.

Entonces, la respuesta corta es que si esto funciona varias veces, es probable que continúe funcionando. La cantidad de corriente que esté conduciendo realmente depende de la curva IV del LED, y el rango en el que está operando probablemente se encuentre muy lejos del que se proporciona en la hoja de datos, por lo que tendrá que determinarlo experimentalmente.

Sin embargo, tenga en cuenta que está operando el LED más allá de los límites "máximos absolutos" de la hoja de datos, por lo que no hay ninguna garantía de cómo se comportará realmente, solo la evidencia experimental que pueda recopilar. Si esta es una parte útil de su diseño, está bien, pero si es solo para evitar tener que agregar una resistencia de serie, sugeriría que este es un mal lugar para tratar de escatimar componentes.

Algo está limitando la corriente en su diodo, ningún LED único sobrevivirá a 12V en sus terminales para 1us.

Sospecho que conduce la corriente del colector a su límite. ¿Eres capaz de medir la tensión residual a través de la CE? ¿Está realmente cerca de 0V?

WRT "resistencia interna de un LED", no hay tal cosa. Verifique la figura 4 de la hoja de datos, muestra I / V (resistencia inversa) que no es lineal. Puede calcular una "resistencia diferencial" en un punto determinado de la curva (la tangente en este punto), pero esto solo es válido para pequeñas variaciones de V.

Por lo general, no es una buena idea conducir directamente un LED desde el pin IO de un microcontrolador sin resistencia. Sin embargo, hay advertencias:

• El pin IO tiene una corriente máxima que puede generar. Eso limita lo que el LED puede obtener
• Extraiga demasiada corriente del pin IO y se sobrecalienta y se quema
• Permitir demasiada corriente a través del LED y se sobrecalienta y se quema

Los chips ATMega generalmente tienen un máximo de 40 mA por pin, con un máximo recomendado de no más de 25 mA. Un LED típico tiene una corriente de estado estable de alrededor de 20 mA. Pero, los LED también suelen tener un límite de corriente de pulso .

Por ejemplo, un LED rojo barato de 3mm tiene una corriente directa máxima de 30mA y una corriente de pulso de 100mA con un límite de ciclo de trabajo del 10% y un tiempo de activación inferior a 100µs.

Entonces, pulsando el LED a una corriente más alta (por ejemplo, 40 mA), siempre que se encuentre dentro de un ciclo de trabajo del 10%, y los pulsos tengan una longitud inferior a 0.1 ms (lo que significa una frecuencia PWM [50% de servicio] de no menos de 1000Hz) estaría dentro de las especificaciones del LED.

¿Qué efecto tendría en el pin IO? Bueno, con el paso del tiempo, el sorteo actual sería alrededor de una décima parte del pico, ya que solo está activo durante una décima parte del tiempo. Sin embargo, eso no significa que disipe una décima parte del poder. La mayor parte del poder se disipa durante el cambio, y con todo ese cambio adicional en marcha, va a disipar mucho más poder. Eso puede, o no, dependiendo de cómo se construya el pin, anular los beneficios de la pulsación.

De cualquier manera, todavía es una buena práctica incluir una pequeña resistencia. No para proteger el LED, sino para proteger el pin IO. Solo lo suficiente para mantener la corriente por debajo del máximo absoluto para el pin IO.

Editar:

No me di cuenta de que estás usando un BJT. Sin embargo, lo anterior sigue siendo válido, pero con pequeñas diferencias:

• Debería usar una resistencia para limitar la corriente al límite de corriente de pulso para el LED, o
• Debería usar el BJT para establecer la corriente controlando la corriente desde el pin IO que la controla.

Hice algo similar, pero para pulsos mucho más cortos en el rango de 5-10ns.

Los LED que tenía estaban clasificados a [email protected] o similar. Utilicé un condensador de 150pF que se cargó hasta 12V y luego se descargó a través del LED y un transistor rápido. Las corrientes medidas fueron hasta 1A. El ciclo de trabajo era ... bueno, demasiado pequeño para llamarlo ciclo de servicio. (unos pocos pulsos por segundo)

Como también me preocupaba la vida útil del LED, medí la salida de luz mientras pulsaba el LED con 90 kHz durante 40 días. No pude notar ninguna degradación del rendimiento del LED.

Pero está bien, desea conducir el LED durante mucho más tiempo.

Un punto que debería preocuparte es si el circuito de conducción es a prueba de fallas. Está bien si su LED sobrevive a sus pulsos de 1us, pero si su Arduino enciende el LED durante mucho tiempo por accidente, el LED se destruirá.