LED de conducción del transistor

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Ya hice una pregunta con respecto a este problema, pero fue sobre algo diferente, un poco. Aquí está el dibujo de un circuito de conducción LED.

El problema que he encontrado con el circuito de resistencia tradicional es que necesito una corriente muy precisa para ejecutar ese LED para que produzca la cantidad de luz deseada.

Digamos 8 bits de precisión (255 pasos). Dado que el Vd del LED puede variar con una corriente, pensé que un circuito de resistencia simple no sería capaz de dar la precisión en el rango deseado, simplemente porque no hay manera de expresar matemáticamente la caída de voltaje de un LED.

Entonces se me ocurrió el circuito que se muestra arriba. Cuando se lo mostré a algunas personas, me dijeron que es una idea terrible hacerlo sin ninguna explicación y mirándome como si fuera un idiota.

Hasta ahora, el transistor funciona como un limitador de corriente, limita la corriente a digamos 20mA perfectamente, sin importar qué LED Vd sea. Siempre va a ser la corriente deseada. Un problema que encontré es que un transistor ahora tiene una corriente que depende de Vd desde su base hasta el emisor. Lo que de nuevo me pone en una situación en la que necesito expresar matemáticamente eso y, nuevamente, no hay una manera de hacerlo, debido a demasiados factores que no puedo controlar, por ejemplo, el proceso de fabricación.

¿Por qué necesito tal precisión? Estoy tratando de hacer un LED que muestre un color. Valor RGB. Entonces, por ejemplo, 0.00007843137 amperios es rojo = 1 y 0.00015686274 amperios es rojo 2 (colores de 8 bits).

Mi pregunta es cómo expresar con precisión esta caída de voltaje en un transistor o LED para manipular una corriente tan pequeña.

    
pregunta Anton Stafeyev

4 respuestas

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Una forma sencilla de controlar con precisión los LED RGB es con un controlador PWM de registro de desplazamiento de 3 canales.

Todo lo que hace es usar una resistencia para configurar la corriente máxima para los tres LED y luego programar los valores de escala de grises para cada LED.

El TLC5973 de Texas tiene 4096 niveles de brillo para cada LED. El dispositivo está programado con un solo cable serial. El dispositivo tiene un oscilador interno, por lo que no se requiere un reloj para los datos en serie.

Recomendaría usar 50 mA LED para aumentar la resolución de brillo.

ENLACE: Código Arduino Uno

ENLACE: Biblioteca de Arduino para TLC5973

    
respondido por el Misunderstood
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Mi pregunta es cómo expresar con precisión esta caída de tensión en una   Transistor o LED para manipular una corriente tan pequeña.

Las caídas de voltaje en el transistor y el LED están sujetas a variaciones de temperatura y tampoco son constantes entre un dispositivo y el siguiente. No obtendrá precisión ni control al utilizar el hFE (ganancia actual) de un BJT; para obtener precisión, necesitas retroalimentación.

Entonces, si quieres precisión, consideraría usar un controlador con un amplificador operacional como este: -

ElamplificadoroperacionalaseguraquelacorrienteatravésdelaresistenciasensorialproduceunvoltajeatravésdeélquecoincideconVin,porlotanto,lacorrienteatravésdelLEDsemantienerazonablementeconstante.EstoesretroalimentaciónysuperalasvariacionesdependientesdelatemperaturatantoenelLEDcomoenelBJT.

UncircuitounpocomássimplequecontrolaelLEDdirectamentedesdeelamplificadoroperacionaleseste:-

PeronecesitausarunamplificadoroperacionalquepuedacontrolarlacorrientedelLEDyestolimitaquelosdispositivosqueestándisponiblesdeberíanestaractualmenteporencimadelos20mA.

  

MegustaríasabercómocalcularVbe,quedependedelacorriente.eso  Podríaser0.6o0.7segúnunahojadedatos.peroqueesexactamente  porque0.001VbeafectaráelbrillodelLEDSsidigamosqueHfees  150

Dependede:-

  • Corrientedebase
  • temperatura
  • Variacionesentreundispositivoyelsiguiente

Tieneunafórmulaexponencialsiestásinteresado:-

LostresanterioresseconocengeneralmentecomolasecuacionesdeEbers-Molly \ $ V_T \ $ en el denominador de exponencial es el factor de dependencia de la temperatura. \ $ I_S \ $ es la saturación inversa actual y esto variará entre un BJT y el siguiente.

    
respondido por el Andy aka
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El problema que he encontrado con el circuito de resistencia tradicional es que necesito una corriente muy precisa para ejecutar ese LED para que produzca la cantidad de luz deseada. Digamos precisión de 8 bits (255 pasos).

La forma simple y precisa de hacer esto es usar PWM y variar la relación de encendido / apagado del LED.

Figura1.Modulacióndeanchodepulso(PWM)del80%,20%y80%.

  

DadoqueelVddelosLEDpuedevariarconunacorriente,penséqueelcircuitoderesistenciasimplenoseríacapazdedarlaprecisiónenelrangodeseado,simplementeporquenohaymaneradeexpresarmatemáticamentelacaídadevoltajedeunLED.

Hayunmétodomatemático,peroVFvaríadeLEDaLED,porloquenolousamos.Nosotroscontrolamoslacorrienteensulugar.

  

Entoncessemeocurrióuncircuitoquesemuestraarriba.

Hayalgunosproblemascontucircuito.

NohaylimitacióndecorrienteparaelLED.Sieltransistorseenciendemásdeloesperadodebidoaunadiferenciaenlaganancia,etc.,lacorrienteatravésdelLEDpuededestruirlo.Nadielohacedeestamanera.

  

Hastaahora,eltransistorfuncionacomounlimitadordecorriente,limitalacorrienteadigamos20mAperfectamente,sinimportarquéLEDVdsea.Siemprevaaserlacorrientedeseada.

No.Lagananciadecorrientevariarádeuntransistoraotroyvariaráconlatemperatura.

  

¿Porquénecesitotalprecisión?EstoytratandodehacerLEDquemuestrauncolor.ValorRGB.así,porejemplo,0.00007843137amperiosesrojo=1y0.00015686274amperiosesrojo2(coloresde8bits).

Usarsietedígitossignificativosesunatontería.Conloscomponentesdetoleranciaestándardel1%,noobtendráningúntipodeprecisión.Estátrabajandoconcontrolde8bitsyapenasnotaráelcambiodeintensidadencadapaso.

  

MipreguntaescómoexpresarconprecisiónestacaídadevoltajeenuntransistoroLEDparamanipularunacorrientetanpequeña.

PuedeusarunafuentedecorrienteconstanteprogramablecomolaquemuestraAndyakaousarPWM.LagranventajadePWMesqueelLEDestácompletamenteencendidooapagado.NonecesitaningúncircuitoanalógicoylasvariacionesenelLEDVfestánacargodelaresistenciadelimitacióndecorrientedeseriefija.

Deloscomentarios:

  

entoncesestoyconduciendounLEDconondaPWMydigamosqueenunmomentodadonecesito18.037289mA.

Usemosnúmerossensibles.Ustedestábuscando18.0mA.

  

...queeslaleydeohmiosdirecta¿verdad?Bueno,metemoqueeseeselpuntoenelquenopodréaplicarningúntipodeleydeohmios.

UstedusalaleydeOhmparacalcularlaresistenciadeserierequeridaparalacorriente'on'.Entonces,paraunafuentede5V,0.2VbajanatravésdeltransistoryunVfde2.2Va20mAcalculamos

$$ R = \ frac {V} {I} = \ frac {5 - 0.2 - 2.2} {0.02} = 130 \ \ Omega $$

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Figura 2. Para un LED de baja corriente se puede usar un búfer (a) o una conexión GPIO directa (b). O bien permite una atenuación total de 0 a 100% mediante PWM.

  

... así que no importa si uso PWM o no.

Incorrecto. Con la configuración anterior, obtiene 20 mA al 100% de PWM y si desea una corriente promedio de 5 mA, entonces usa el 25% de PWM.

  

Así que otro método es controlar la corriente. eso es lo que estoy haciendo con este transistor con 16.5k ohmios de resistencia. y una entrada de 5V P W M.

Como se explicó anteriormente, esto dará un mal control. Está asumiendo una ganancia actual precisa y estable y esto no es realista.

    
respondido por el Transistor
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Un problema interesante y no veo ninguna de las respuestas que le proporcionan gran parte de la ayuda que puede necesitar para la implementación.

En primer lugar, supongamos que la solución que necesita puede usar PWM para configurar la salida de luz de los tres LED de forma lineal. También asumiré que está creando un elemento de fuente de punto pequeño ya que la corriente es tan baja (¿quizás una aplicación médica óptica?). Así que procederé desde allí.

Necesitas:

  1. Se requiere una unidad de corriente calibrable para los LED. No necesita preocuparse por el valor de 1 bit, y aquí especificó 0.00007843137A o 78.43137uA como valor (es prácticamente imposible lograr esta resolución de pasos actual o actual con cualquier solución analógica o D / A). Sin embargo, el valor de escala total, en su caso 255 * 0.00007843137 = 0.019999905 o aproximadamente 2 mA, es un valor mucho mejor para tratar en el diseño. Recuerde que tendrá dificultades para obtener un flujo de corriente súper preciso basado en resistencias fijas, pero puede calibrar un controlador ajustable.
  2. La salida de luz de cada LED individual variará debido a las tolerancias de fabricación y la temperatura, por lo que no habrá un valor de corriente absoluto que pueda especificar para cada LED. Si puede hacer que cada LED se ajuste alrededor del punto de destino de 2 mA en el n. ° 1, puede configurar el valor de blanco a la corriente más alta (en cada LED) y luego usar una parte superior de PWM para alcanzar valores más bajos. Por supuesto, esto supone que sus sensores objetivo para este valor de blanco es el ojo humano o algún sensor con integración que no "verá" la velocidad de PWM parpadea. He asumido a continuación que utilizará un LED como este KingBright APTF1616LSEEZGKQBKCC que tiene un Corriente excepcionalmente lineal a la curva de luminosidad para los LED individuales.
  3. Suponiendo que se cumplan los números 1 y 2, entonces su PWM solo tendría que ser capaz de una resolución de 8 bits. Esto se puede lograr fácilmente con la mayoría de las MCU pequeñas a una velocidad de fotogramas de hasta varios kHz, pero con anchos de PWM muy pequeños puede tener problemas de linealidad con sus LED. Es posible que deba aceptar un rango limitado basado en la capacidad de salida de corriente a luz de sus LED. Sin embargo, debería poder alcanzar al menos un 90-95% de rango OMI lineal.

Por lo tanto, el diseño se simplifica a un controlador CC de escala completa (aprox. 2 mA) que es ajustable y estable alrededor de una corriente objetivo. Por ejemplo, podría ser posible lograr sus resultados con un controlador CC ajustable de 1.75 - 2.25 mA para cada uno de los LED. Tendría que probar esto en función de los LED que usa y las relaciones de corriente RGB necesarias para lograr el blanco, por supuesto.

Le sugeriría que un esquema como este a continuación se adapte a sus necesidades:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Tenga en cuenta que utilicé un símbolo de SCR para el ATL431.

Puede usar un ATL431 o un TL431 . El ATL431 tiene una estabilidad ligeramente mejor, y un giro mucho menor en la corriente y la corriente de referencia, por lo que es una mejor opción.

    
respondido por el Jack Creasey

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