Un modo semplice per capire un LED Vf al fine di scegliere un resistore appropriato

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Mi chiedevo quale fosse il modo più semplice per capire la tensione diretta di un LED, usando strumenti di misurazione. So che possiamo supporre che i LED rossi siano intorno a 1,8 V - 2,2 V e che abbiamo informazioni simili per altri colori LED, ma mi chiedevo se c'è un modo per capire senza supporre che.

Ho acquistato diversi LED che non hanno una scheda tecnica con le loro specifiche, quindi come esercizio vorrei scrivere quelle informazioni. (Sto imparando)

La maggior parte delle risposte che vedo iniziano collegando il LED in serie a un resistore, ma voglio assicurarmi che il resistore sia giusto prima di collegarlo.

led voltage resistors

— diegoreymendez
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Questo è troppo vago e sembra che tu stia rendendo tutto troppo complicato. Cosa intendi con "giusto?" Se si dispone di una corrente particolare che si desidera immettere attraverso il LED, è possibile utilizzare un alimentatore con uscita di corrente regolata o creare un semplice circuito di dispersione di corrente. Collegalo, misura Vf con un VOM. Puoi misurare anche Se, se lo desideri. Accertarsi che la caduta di tensione dell'amperometro non sia inclusa nella misurazione della tensione. Dopo aver conosciuto Vf al If desiderato, dovresti essere in grado di calcolare facilmente un valore di resistenza appropriato.

— mkeith,

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È anche possibile che la mia comprensione sia sbagliata, quindi sentiti libero di sottolineare errori concettuali nella mia domanda. Il mio dubbio è: mi piacerebbe capire il Vf di un LED prima di collegarlo a un resistore. Il motivo è che sono un principiante e vorrei evitare di fare ipotesi al riguardo. Misura prima -> calcola -> attrezzo.

— diegoreymendez,

3

Dovresti sempre essere sicuro di una piccola corrente, quindi puoi iniziare con una resistenza che sai essere troppo grande, quindi provare resistori sempre più piccoli (quindi sempre più corrente). Fermati quando sei felice di quanto sia luminoso.

— Austin,

L'articolo del circuito LED di Wikipedia ha una buona spiegazione dei vari calcoli e considerazioni necessari per i semplici circuiti LED.

— Richard Chambers,

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Sono d'accordo con alcuni degli altri qui ... ci stai provando troppo.

Come altri hanno già detto, la caduta in avanti di un LED varia con la sua corrente di polarizzazione, ma per quasi tutte le applicazioni che un hobbista entrerà in questo non è qualcosa di cui devi preoccuparti molto.

Quasi ogni multimetro portatile ha un'impostazione di diodo. Ti dirà la tensione diretta di un diodo al livello di polarizzazione del test del misuratore (di solito pochi mA). Questo ti metterà nel campo da baseball giusto molto rapidamente.

Determinazione della caduta in avanti del LED (modo semplice)

Impostare il misuratore sull'impostazione del diodo (ovvero # 14 in questa immagine).

questa immagine

Collegare il LED ai cavi del misuratore, verificando la corretta polarità
Il misuratore indicherà la caduta in avanti (in genere 1 V-3 V per la maggior parte dei LED). Notare che il LED potrebbe illuminarsi.

Ora che hai la caduta di tensione diretta del LED puoi capire quanta tensione ogni altra cosa nella "catena" dovrà cadere. Per circuiti molto semplici potrebbe essere solo un resistore limitante. Per circuiti più complessi può essere un transistor bipolare o ad effetto di campo, o forse anche qualcosa di più esoterico. In entrambi i casi: la tensione attraverso un circuito in serie verrà distribuita attraverso tutti gli elementi del circuito. Supponiamo un circuito molto semplice con un LED rosso, una resistenza e l'alimentazione.

Se il misuratore indicava 1,2 V Vf per il LED, sai che il tuo resistore dovrà scendere da 5 V - 1,2 V o 3,8 V. Supponendo che si desideri circa 10 mA tramite il LED, ora è una semplice questione di applicazione della legge di Ohm. Sappiamo che in un circuito in serie la corrente attraverso tutti gli elementi deve essere identica, quindi 10 mA attraverso il resistore significa 10 mA attraverso il LED. Così:

R = V / I
R = 3.8V / 10mA
R = 380 ohms

Se si collega il LED all'alimentazione a 5 V con una resistenza da 380 ohm in serie, il LED si accenderà brillantemente come previsto. Ora la tua resistenza può gestire la dissipazione di potenza? Vediamo:

P = V * I
P = 3.8V * 10mA
P = 38mW

38mW rientrano nelle specifiche di dissipazione per qualsiasi resistenza da 1/4 o 1 / 8W. In generale, vuoi rimanere ben al di sotto della potenza nominale di un dispositivo a meno che tu non sappia cosa stai facendo. È importante rendersi conto che un resistore valutato per 1 / 4W non sarà necessariamente freddo al tatto quando dissipa 1 / 4W!

E se volessi guidare lo stesso LED con un'alimentazione a 24 V? La legge di Ohm in soccorso di nuovo:

R = V / I
R = (24V - 1.2V) / 10mA
R = 22.8V / 10mA
R = 2280 ohms (let's use 2.4k since it's a standard E24 stock value):

E un controllo di potenza (usando un'equazione di potenza alternativa solo per cambiare le cose):

P = V^2 / R
P = 22.8V * 22.8V / 2400 ohms
P = 217mW

Ora noterai che aumentando la tensione applicata abbiamo aumentato la tensione attraverso il resistore e che a sua volta fa aumentare considerevolmente la potenza totale dissipata dal resistore. Mentre 217mW sono tecnicamente sotto i 250mW che un resistore da un quarto di Watt può gestire, diventerà CALDO . Suggerirei di passare a una resistenza da 1 / 2W. (La mia regola empirica per i resistori è di mantenere la loro dissipazione a meno della metà della loro valutazione a meno che non li stiate raffreddando attivamente o non abbiate esigenze specifiche stabilite nelle specifiche).

— akohlsmith
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Risposta sublime, tranne per il fatto che la caduta CE alla saturazione in un transistor non deve essere (e spesso non lo è) 1.4V, altrimenti tutto perfettamente spiegato e risolto.

— Asmyldof,

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@diegoreymendez Sì, anche il mio contatore ha entrambi sulla stessa impostazione. Di solito ci sarà un altro pulsante per selezionare tra le modalità nella stessa posizione dell'interruttore di selezione. Consultare il manuale del misuratore per i dettagli del misuratore.

— akohlsmith,

2

@diegoreymendez hai ragione, vuoi sapere cos'è il Vf per guidarlo correttamente, ma quello che stiamo dicendo qui è che una "regola empirica" molto approssimativa è appropriata per questo tipo di applicazione. Molti neofiti vengono catturati per essere molto precisi quando non c'è bisogno di più di un po 'di precisione. Quando devi essere preciso e quando puoi essere generale, arriva l'esperienza e di solito anche le parti distrutte. :-)

— akohlsmith

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@diegoreymendez: apparentemente il tuo misuratore ha una lettura massima di 1,99 volt in modalità test diodi, quindi non può indicare il Vf se è superiore a quello. Dovrai utilizzare uno dei metodi menzionati in altre risposte per i LED ad alta tensione.

— Peter Bennett,

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@ Ned64 senza un foglio dati sei ridotto alla sperimentazione. Un misuratore di luce e una resistenza variabile forniranno una curva che mostra la corrente di ingresso rispetto all'uscita della luce. Sarà un po 'più complesso di così, ma in realtà non esiste una "corrente perfetta": tutti i componenti varieranno con il PVT. Scegli un valore che funzioni per il caso dell'80% (che è probabilmente il 99%) e eseguilo con esso.

— akohlsmith,

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Se hai un alimentatore con limite di corrente regolabile (come questo ), allora diventa molto semplice.

Impostare la tensione di uscita su circa 5 V e comporre il limite di corrente fino in fondo.
Collegare il diodo direttamente all'alimentazione, senza resistenza. Non ti preoccupare! Hai già limitato la corrente!
Componi la corrente finché non raggiunge il tuo obiettivo (diciamo, 20mA).

L'alimentatore sta limitando la corrente attraverso il LED al limite collegato. Il display della tensione ti mostrerà quale tensione è necessaria per spingere quella corrente. Questa è la tua tensione diretta!

— bitsmack
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non sembra veloce o facile, ma funzionerà. Per me, semplice e veloce è usare l'impostazione di caduta del diodo del mio contatore e misurare il LED. :-)

— akohlsmith il

@akohlsmith È vero! Dovresti metterlo in una risposta! Trovo che il mio strumento fornisca solo una stima approssimativa, dal momento che il Vf può essere considerevolmente diverso a 1-2 mA rispetto a 20 mA ...

— bitsmack

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Non è necessario cortocircuitare l'uscita, basta portare il limite di corrente fino a zero, collegare il LED attraverso l'alimentazione, quindi regolare la corrente per la corrente LED desiderata e leggere la tensione di uscita dell'alimentazione. Quello sarà Vf.

— EM Fields

@EMFields Hah, ho fatto quel passo in più per anni! Grazie a te.

— Modificherò

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@diegoreymendez Sì, il motivo del resistore serie è limitare la corrente che scorre attraverso il LED. Il tuo LED "standard", chiamato "5mm" o "T 1-3 / 4", può generalmente gestire 20mA. Alcuni LED a montaggio superficiale possono gestire solo pochi mA, mentre un LED da 3 W può gestire un amplificatore completo (a Vf = 3 V!). Più corrente, più luminosa è l'illuminazione. Di solito trovo che 5 mA sia sufficiente per un LED da 5 mm, anche se può richiedere 20 mA. Dipende dalla tua applicazione.

— bitsmack,

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I LED più comuni possono gestire almeno 20 mA, quindi se si seleziona un valore di resistenza che passerà 20 mA quando è collegato direttamente all'alimentazione, un LED non verrà danneggiato se collegato in serie con quella resistenza. Quindi basta misurare la tensione attraverso il LED per ottenere la tensione diretta del LED. La tensione del LED varierà leggermente con la corrente, ma la corrente che alla fine scegli di utilizzare non è affatto critica.

In genere suppongo che i LED rossi, gialli e verdi comuni siano circa 2 volt e mirano a circa 10 mA di corrente (anche se recentemente ho avuto alcuni LED verdi estremamente efficienti in cui ho dovuto ridurre la corrente a meno di 1 mA per ottenere la luminosità desiderata (penombra?)). Non c'è davvero bisogno di essere estremamente scientifici al riguardo!

— Peter Bennett
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Di fatto, di recente, ho provato un paio di bobine di un produttore cinese e il LED rosso intenso, verde smeraldo, verde acqua e arancione erano così luminosi, in normali schede di test per indicare segnali logici che uso 0,05 mA per evitare la cecità nel caso di un byte 1 intero alla volta.

— Asmyldof,

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Per espandere la risposta di Peter Bennett: prendi il tuo LED, aggiungi un resistore da 1k e applica 12 volt (assicurandoti di ottenere la polarità corretta). Ora misura la tensione attraverso il LED. Questo ti darà Vf a circa 10 mA. Se vuoi conoscere Vf a 20 mA, usa una resistenza da 500 ohm. Se vuoi conoscere Vf a 1 mA, usa un 10k. Nessuno di questi numeri è super preciso, ma conoscere Vf con precisione non è un'idea generalmente utile. Per lo meno, Vf varierà con la temperatura, quindi ossessionarti non ti porterà da nessuna parte.

— WhatRoughBeast
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Si fraintende il modo in cui un LED funziona in quanto Vf non è la tensione che si mette attraverso un LED per farlo funzionare, è la tensione che appare (viene fatta cadere) attraverso un LED quando la corrente viene forzata attraverso di esso.

Se guardi una scheda tecnica corretta vedrai Vf (min), Vf e Vf (max) specificati per una particolare corrente, e ciò significa che se forzi la corrente specificata attraverso il LED, puoi aspettarti Vf cadere ovunque tra Vf (min) e Vf (max), con Vf come valore tipico.

Quindi, la risposta alla tua domanda è:

inserisci qui la descrizione dell'immagine

L'alimentatore è qualsiasi alimentatore variabile in tensione, R fornisce un alimentatore per il LED, diminuendo la sua sensibilità alle variazioni dell'alimentatore.

Ciò impedirà al LED di rilasciare il suo fumo magico se inavvertitamente aumenti il rifornimento troppo lontano e il suo valore [R] non è critico, entro limiti ragionevoli.

Ad esempio, se usi una resistenza da 1000 ohm e stai provando a spingere 20 mA attraverso il LED, anche quel 20 mA deve passare attraverso R, quindi R cadrà:

E = IR = 0.02 UN \times 1000 Ω = 20 volt,

$\text{ E = IR} = 0.02A \times 1000 \Omega = \text {20 volts,}$

e avrai bisogno di un po 'di spazio in più per il LED.

"A" è un amperometro utilizzato per misurare la corrente attraverso il LED e "V" è un voltmetro utilizzato per misurare la tensione attraverso il LED.

In uso, ciò che faresti sarebbe iniziare l'alimentazione a zero volt e quindi accenderla fino a quando l'amperometro non legge 20 milliampere, quindi la tensione visualizzata sul voltmetro sarebbe Vf per quel particolare diodo a quella particolare corrente e ambiente temperatura.

Facendo riferimento alla tua domanda, il modo per determinare quale valore della resistenza in serie è "giusto" per il tuo LED è prima di determinare il suo Vf alla corrente diretta desiderata (If) e quindi utilizzare la legge di Ohm per determinare il valore della resistenza, come questo:

R = \frac{V S - V f}{io f}

$\text {R = } \frac{Vs - Vf}{If}$

Supponendo, quindi, che Vs (la tensione di alimentazione) sia 12 volt, che Vf sia 2 volt e che se è 20 mA, avremo

R = \frac{12 V - 2 V}{0.02 UN} = 500 ohm

$\text {R = } \frac{12V - 2V}{0.02A} = \text{500 ohms}$

Quindi, per determinare la potenza che la resistenza dissiperà possiamo scrivere:

Pd = (Vs - Vf) \times Se = 10V \times 0.02A = 0,2 watt

$\text{Pd = (Vs - Vf)} \times \text{If}\ = \ \text{10V} \times \text{0.02A} = \text{0.2 watts}$

510 ohm è il valore E24 (+/- 5%) più vicino che manterrà If sul lato conservatore di 20 mA e una resistenza da 1/4 watt dovrebbe andare bene.

Zuppa d'anatra, eh? ;)

— EM Fields
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Va comunque in entrambe le direzioni. Se avessi una sorgente di tensione perfetta con V = il LED Vf ad una certa corrente e nient'altro, il LED passerebbe quella corrente. Certo, la cattiva notizia è che se sei un po 'troppo (fornitura imperfetta, deriva a causa della temperatura, ecc.) La tua corrente potrebbe essere significativamente più alta e spegnere il LED, quindi non è un buon modo per regolare le cose nella pratica.

— Hobbs

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Costruisci una fonte di corrente costante perché i comuni alimentatori da banco non scenderanno così in basso. Questo potrebbe essere un semplice circuito a 1 o due transistor. È facile perché non deve essere preciso. Una corrente ragionevole sarebbe la corrente con cui si intende guidare il led. Ora il tuo DVM ti darà la misurazione della tensione in avanti e non farai esplodere alcun LED

— Autistico
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