¿Cuándo las caídas de tensión paralelas de los LED se convertirán en un problema?

No es un cálculo fácil. Puede tener una idea de la situación del peor de los casos si observa caídas de tensión directa máxima / mínima, y la pendiente de la curva de corriente / tensión y el coeficiente de temperatura del LED de la hoja de datos del LED.

Sin estadísticas detalladas sobre las características de temperatura, voltaje, corriente y LED del LED, será difícil adivinar qué sucederá típicamente. Los productos de consumo baratos suelen ser LED paralelos directamente sin resistencias, pero a nadie le importa mucho si un LED es un 30% más brillante que el otro y todo dura solo unos pocos miles de horas o menos.

Editar:

Aquí hay una simulación con la que puedes jugar. He alterado la corriente de saturación del modelo para D2 para que el Vf sea alto en un 4%

40mA se divide actualmente con D1 obteniendo 23.1mA y D2 obteniendo 16.9mA. Eso es si todos se mantienen a exactamente la misma temperatura. Si, por el contrario, asumo que son térmicamente independientes y tienen un aumento nominal de 50 ° C, entonces la diferencia entre los dos sería de 16 ° C y si el tempco es -1.7 mV / K, entonces eso causaría otra diferencia de 1.7% entre las Vf , lo que lleva a un aumento de la temperatura más etc.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

En cualquier nivel dado de corriente de excitación del LED, agregar otro miliamperio aumentará el voltaje en cierta cantidad. La relación de voltaje marginal a corriente marginal puede denominarse resistencia marginal. Si dos LED en paralelo tienen caídas de voltaje ligeramente diferentes, la diferencia en el flujo de corriente será aproximadamente igual a la distancia en caídas de voltaje dividida por la resistencia marginal. Si la resistencia marginal es pequeña (como ocurre con algunos LED), la diferencia en la corriente será bastante grande.

Añadiendo, por ejemplo, una resistencia de la serie de 10 ohmios aumentará la resistencia marginal de la combinación de resistencia LED + en diez ohmios. Puede que no parezca mucho, pero es enorme en comparación con la resistencia marginal de algunos LED y, por lo tanto, puede reducir la variación de la corriente en un orden de magnitud.

Si uno usara resistencias como los únicos dispositivos limitadores de corriente, no habría mucho punto usando resistencias N + 1 para N LEDs (en lugar de simplemente usar resistencias N). El enfoque puede ser ventajoso, sin embargo, si uno está tratando de usar un circuito basado en transistores para controlar la corriente de muchos LED paralelos. Si uno tiene diez LED paralelos accionados desde una fuente que produce un amperio regulado, los LED recibirán un promedio de 100 mA, pero algunos pueden recibir 150 mA y otros 50 mA. Agregar una resistencia de diez ohmios en serie con cada LED requeriría que la fuente sea capaz de producir un voltio más de lo que sería necesario, pero casi eliminaría las variaciones en la corriente de excitación.

El problema con el primer circuito es que los tres leds tienen una corriente directa diferente a la misma tensión directa. La caída a través de los tres leds será la misma. Un led no puede tomar 3 voltios, mientras que su led paralelo solo toma 2. No pueden ocurrir voltajes desiguales en circuitos paralelos.

Y como cada uno tiene una corriente diferente a través de ellos, uno puede dominar la cantidad de corriente disponible, y puede entrar en condiciones de fuga térmica, matándolo. Lo que mata al siguiente por la misma razón. Etc. Depende en gran medida de la cantidad de corriente que se pueda extraer, es decir, del valor de la resistencia.

El tercero no tiene este problema, ya que cada uno está limitado a la corriente por su resistencia individual.

La caída de voltaje en cada led y resistencia será igual. La corriente puede variar.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Observe que V-Total es el mismo que la fuente de voltaje, 5 voltios. Siempre será 5V. Observe que V-1 (R1 + D1), es igual a V-2 y V-3, pero A-1 tiene una corriente diferente a A-2 y A-3. Sin embargo, V-4 y los nodos V-1/2/3 son iguales a V-Total. Y A-1 + A-2 + A-3 = A-4.

Los conceptos básicos de los circuitos en serie y en paralelo.

Re: Tu edición:

  

Aplicación práctica: diseñé mi circuito original con 18 LED en paralelo, cada uno con una resistencia de 220 ohmios. Ahora, quiero cambiar el voltaje a 9 voltios (o 12 voltios). ¿Tendré que desconectar todas las matrices originales o puedo agregar una resistencia en serie?

Sí, puedes. Necesita cambiar el tamaño de R4 para que tome la misma corriente a un voltaje más alto. La fórmula sigue siendo la misma. Ley básica de ohmios R = V / I .

Como ya sabe, y la nueva V, solo calcule para R. Suponiendo que los valores de arriba, podemos cambiar R4 y la fuente de voltaje, pero mantener la misma corriente de 15.45 mA.

  

R = (9 V _Fuente - 1.909 V _Adelante ) / 0.01545 A = 459Ω

Por supuesto, debe elegir la siguiente resistencia de tamaño estándar. Pero lo ignoraremos.

^{simular este circuito}

Si solo está agregando una resistencia a un circuito existente como 2, entonces V _Forward sería el antiguo V _Source , es decir, 5V.