Когда параллельные падения напряжения светодиодов станут проблемой

Это не простой расчет. Вы можете получить некоторое представление о наихудшей ситуации, взглянув на максимальное/минимальное прямое падение напряжения, наклон кривой ток/напряжение и температурный коэффициент светодиода из спецификации светодиода.

Без подробной статистики по характеристикам напряжение-ток-температура светодиодов будет трудно предположить, что обычно происходит. Дешевые потребительские товары часто включают светодиоды параллельно без резисторов, но тогда никого не волнует, что один светодиод на 30% ярче другого, и все это длится всего несколько тысяч часов или меньше.

Редактировать:

Вот симуляция, с которой вы можете поиграть. Я изменил ток насыщения модели для D2, чтобы повысить Vf на 4%.

Ток 40 мА делится на D1, получая 23,1 мА, и D2, получая 16,9 мА. Это если их всех держать при одинаковой температуре. Если вместо этого я предположу, что они термически независимы и имеют номинальное повышение температуры на 50 ° C, то разница между ними составит 16 ° C, а если температура составляет -1,7 мВ / K, тогда это вызовет еще 1,7% разница между Vf. , что приводит к большему повышению температуры и т. д.

^{смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab}

При любом заданном уровне тока привода светодиода добавление еще одного миллиампера приведет к некоторому увеличению напряжения. Отношение предельного напряжения к предельному току можно назвать предельным сопротивлением. Если два параллельно подключенных светодиода имеют немного разные падения напряжения, разница в протекании тока будет примерно равна расстоянию в падении напряжения, деленному на предельное сопротивление. Если предельное сопротивление мало (как у некоторых светодиодов), разница в токе будет довольно большой.

Добавление, например, последовательного резистора на 10 Ом увеличит предельное сопротивление комбинации светодиод+резистор на десять Ом. Это может показаться не таким уж большим, но оно огромно по сравнению с предельным сопротивлением некоторых светодиодов и, таким образом, может уменьшить колебания тока на порядок.

Если бы кто-то использовал резисторы в качестве единственных токоограничивающих устройств, не было бы особого смысла использовать резисторы N + 1 для N светодиодов (по сравнению с простым использованием резисторов N). Однако этот подход может быть выгодным, если вы пытаетесь использовать схему на основе транзисторов для управления током, подаваемым на множество параллельных светодиодов. Если у вас есть десять параллельных светодиодов, питаемых от источника, который производит регулируемый 1 ампер, светодиоды будут получать в среднем 100 мА, но некоторые могут получать 150 мА, а другие 50 мА. Добавление десятиомного резистора последовательно с каждым светодиодом потребовало бы, чтобы источник питания был способен производить на один вольт больше, чем это было бы необходимо в противном случае, но это почти устранило бы колебания тока возбуждения.

Проблема с первой схемой заключается в том, что три светодиода имеют разный прямой ток при одном и том же прямом напряжении. Падение на трех светодиодах будет одинаковым. Один светодиод не может потреблять 3 вольта, в то время как параллельный светодиод потребляет только 2. Неравные напряжения не могут возникать в параллельных цепях.

И поскольку каждый из них имеет разный ток, один из них может доминировать над величиной доступного тока и может перейти в условия теплового разгона, убив его. Который убивает следующего по той же причине. И т.д. Сильно зависит от того, какой ток можно тянуть, т.е. номинал резистора.

У третьего такой проблемы нет, так как каждый ограничивает ток своим отдельным резистором.

Падение напряжения на каждом светодиоде и резисторе будет одинаковым. Ток может варьироваться.

^{смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab}

Обратите внимание, что V-Total такое же, как источник напряжения, 5 вольт. Всегда будет 5В. Обратите внимание, что V-1 (R1 + D1) равен V-2 и V-3, но ток A-1 отличается от тока A-2 и A-3. Тем не менее V-4 и узлы V-1/2/3 равны V-Total. А А-1 + А-2 + А-3 = А-4.

Самые основы последовательных и параллельных цепей.

Re: Ваше редактирование:

Практическое применение: я разработал свою оригинальную схему с 18 параллельными светодиодами, каждый с сопротивлением 220 Ом. Теперь я хочу изменить напряжение на 9 вольт (или 12 вольт). Мне нужно будет отключить все исходные массивы или я могу добавить один резистор последовательно.

Да, ты можешь. Вам нужно изменить размер R4, чтобы он потреблял тот же ток при более высоком напряжении. Формула остается прежней. Основной закон Ома R = V / I.

Поскольку вы знаете I и новый V, просто рассчитайте R. Принимая значения, указанные выше, мы можем изменить R4 и источник напряжения, но сохранить тот же ток 15,45 мА.

R = ( _{источник} 9 В - 1,909 В _{в прямом направлении} ) / 0,01545 А = 459 Ом

Конечно, вам нужно выбрать резистор следующего стандартного размера. Но мы проигнорируем это.

^{смоделируйте эту схему}

Если вы просто добавляете резистор к существующей схеме, такой как 2, то V _Forward будет старым _{источником} V , то есть 5V.