Perché esattamente un singolo resistore non può essere utilizzato per molti LED paralleli?

Perché non è possibile utilizzare un singolo resistore per un numero di LED in parallelo anziché uno ciascuno?

Il motivo principale è perché non è possibile collegare in sicurezza diodi in parallelo.

Quindi quando usiamo un resistore, abbiamo un limite di corrente per l'intera sezione del diodo. Dopodiché tocca a ciascun diodo controllare la corrente che lo attraversa.

Il problema è che i diodi del mondo reale non hanno le stesse caratteristiche e quindi c'è il pericolo che un diodo inizi a condurre mentre altri no.

Quindi sostanzialmente lo vuoi ( aperto nel simulatore di circuiti di Paul Falstad ):

E in realtà ottieni questo ( aperto nel simulatore di circuiti di Paul Falstad ):

Come puoi vedere, nel primo esempio, tutti i diodi stanno conducendo quantità uguali di corrente e nel secondo esempio un diodo sta conducendo la maggior parte della corrente mentre altri diodi conducono a malapena nulla. L'esempio stesso è un po 'esagerato in modo che le differenze siano un po' più ovvie, ma dimostrano bene cosa succede nel mondo reale.

Quanto sopra è scritto supponendo che sceglierai la resistenza in modo tale da impostare la corrente in modo che la corrente sia n volte la corrente desiderata in ciascun diodo dove n è il numero di diodi e che la corrente è effettivamente maggiore della corrente che un singolo diodo può condurre in sicurezza. Quello che succede allora è che il diodo con la tensione diretta più bassa condurrà la maggior parte della corrente e consumerà il più veloce. Dopo che muore (se muore come circuito aperto) il diodo con la successiva tensione diretta più bassa condurrà la maggior parte della corrente e morirà anche più velocemente del primo diodo e così via fino a quando non si esauriscono i diodi.

Un caso a cui riesco a pensare a dove è possibile utilizzare un resistore che alimenta diversi diodi sarebbe se la corrente massima che passa attraverso il resistore è abbastanza piccola da consentire a un singolo diodo di funzionare a piena corrente. In questo modo il diodo non morirà, ma io stesso non l'ho provato, quindi non posso commentare quanto sia buona l'idea.

OK, facciamo il calcolo.

Un modello semplificato per un LED è una sorgente di tensione fissa in serie con un piccolo resistore. Scegliamo questo LED da Kingbright.

$\Omega$

$\Omega$ $\cdot$

$R = \dfrac{5V - 2V}{2 \cdot 20mA} = 75 \Omega$

Questo se entrambi i LED sono uguali. Supponiamo ora che ci sia una leggera discrepanza tra i LED e che 1,9 V per il secondo LED siano in realtà 1,92 V, solo una differenza dell'1%.

$V_L$$I_R$$\Omega$

$I_R = \dfrac{5V - V_L}{75 \Omega}$

La corrente attraverso il primo LED:

$I_1 = \dfrac{V_L - 1.9V}{5 \Omega}$

e, allo stesso modo, per il LED 2:

$I_2 = \dfrac{V_L - 1.92V}{5 \Omega}$

$I_R = I_1 + I_2$

$\dfrac{5V - V_L}{75 \Omega} = \dfrac{V_L - 1.9V}{5 \Omega} + \dfrac{V_L - 1.92V}{5 \Omega}$

$V_L$

$I_1 = 21.94 mA$$I_2 = 17.94 mA$

conclusione

Solo la minima discrepanza nella tensione del LED (1%) comporta già una differenza del 18% nella corrente del LED. IRL la differenza potrebbe essere maggiore e potrebbe esserci una differenza visibile in luminosità. L'effetto sarà peggiore per le resistenze interne inferiori.

Vedi la mia recente risposta dettagliata qui

La corrente sarà divisa in modo diseguale duetto per diffondersi in caratteristiche LED.

Quelli che attirano più della loro quota diventeranno più caldi e attireranno ancora di più.

Quelli che disegnano meno della loro quota diventeranno più freschi e attireranno meno.

Se hai 10 LED e li colleghi in parallelo e li guida con un singolo LED a circa la corrente nominale per tutti e 10, allora:

• Con i tipici LED a basso costo, la corrispondenza Vf / If sarà abbastanza scarsa da consentire ai LED Vf più bassi di assorbire 2 o 3 o 4 volte la loro corrente nominale.

• I LED di sovracorrente moriranno rapidamente.

• Ora ci sono 9 LED per condividere abbastanza corrente per 10. La corrente MEDIA è del 110%. Il LED Vf più basso verrà nuovamente sovraccaricato e non funzionerà, ma questa volta accadrà ancora più rapidamente poiché è disponibile più corrente per LED.

• Il prossimo ... :-) - reazione a catena.

Guarda una tipica torcia multi-LED asiatica * economica.
Nota i LED che sono più luminosi. Azionare la torcia per un po ', quindi ri-osservare.
Dopo non troppo tempo i LED più luminosi saranno dimmerati o morti.
Osservare i LED più luminosi ...

• Dico "economico asiatico" poiché la maggior parte delle torce multi LED sono di origine cinese e la maggior parte sono a basso costo, quindi il loro prezzo è difficile da battere. Costruiscono in gran parte su "ciò che il mercato sopporterà" e il mercato sopporterà la spazzatura. Luci a LED di altri paesi con più LED O luci prodotte in Cina con un design adeguato costano di più e sono meno popolari. C'è un motivo per il costo aggiuntivo.

LED in serie (2 gruppi).
Azionamento a corrente costante.
Costa di più.

Funzionerebbe se tutti i LED avessero caratteristiche identiche. Sfortunatamente, non è così. e avranno correnti diverse che li attraversano. Naturalmente, diversi LED in serie possono avere un singolo resistore di limitazione della corrente.

TLDR;

Se il resistore limita la corrente a 15 ma, all'accensione di ciascun LED la corrente verrà condivisa e ridotta su di essi, il che significa che diventeranno più deboli man mano che si accende più.

Bene, questo non è STRETTAMENTE vero.

Uso spesso una breadboard con 8 LED per il debug incorporato. La differenza è che mentre io ho tutti e 8 i LED collegati a terra attraverso un singolo resistore (è stato più veloce far esplodere il PCB in questo modo), la corrente viene fornita da pin separati del microcontrollore. Dipende da cosa intendi per "parallelo" suppongo!