Quale sarebbe la corrente se collegassi un LED a un circuito perfetto

Se avessi un LED con una tensione diretta di 2,2 volt con una corrente diretta di 20 mA e in qualche modo creassi una batteria esattamente di 2,2 volt e inserissi quel LED, e solo quel LED, su quella batteria, quale sarebbe la corrente ?

Sono confuso sul funzionamento dei diodi / LED. Capisco di solito che si direbbe una batteria da 5 V e la resistenza che si mette in serie con il LED controllerebbe la corrente. Sto solo cercando di capire meglio le caratteristiche del LED.

Grazie

— Tyler DeWitt
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È possibile misurare la tensione su un LED a 20 mA, quindi fornire esattamente la stessa tensione e far sì che prenda 20 mA. Tuttavia, anche lievi deviazioni da tale tensione e variazioni della temperatura del LED avranno effetti proporzionalmente grandi sulla corrente del LED.

— Olin Lathrop l'

Ottieni una scheda tecnica e guarda i diagrammi.

— Starblue,

@OlinLathrop - Penso che potresti aver significato "sproporzionatamente". Una sorta di 'proporzionalmente' suggerisce una linearità.

— JustJeff

@JustJeff: Oops, sì. Troppo tardi per modificarlo ora.

— Olin Lathrop il

Risposte:

In teoria, questo funzionerebbe e potresti ottenere 20 mA. Tuttavia, questo è un sistema molto fragile che descrivi. Se qualcosa cambia leggermente, non otterrai la corrente desiderata. Ad esempio, è necessario controllare / conoscere quanto segue:

La temperatura alla quale opera il diodo, forse tenendo conto del riscaldamento automatico
La tensione esatta che un diodo assorbe 20 mA alla tua data temperatura (nota che il foglio dati probabilmente fornirà un valore "nominale" o una tolleranza - dovresti conoscere la tensione esatta.
Il tuo alimentatore (batteria) dovrebbe essere molto più preciso di quanto sia pratico per guidare un LED

Il problema è che i diodi cambiano drasticamente la loro corrente con un piccolo cambiamento di tensione. Questo può essere visto nell'equazione del diodo Shockley:

io = {io}_{S} (e^{\frac{V}{n V_{T}}} - 1)

$\Large I=I_s ( e^{\frac{V}{n V_T}}-1)$

Ciò dimostra che la corrente (I) varia in modo esponenziale con la tensione applicata (V). Quindi, mentre è possibile applicare una tensione fissa a un diodo e ottenere una corrente precisa, è difficile. La corrente del diodo è relativamente facile da controllare nella modalità corrente, poiché è possibile creare una sorgente di corrente approssimativa con un resistore e un margine di tensione sufficiente. Questo è ciò che sta accadendo quando si dispone di un resistore in serie con il proprio diodo a 5V. Un'alternativa è un dissipatore di corrente costante, che è facile da fare su un circuito integrato. Questi si presentano come chip driver LED che possono assorbire una corrente programmata e funzionano anche bene.

— W5VO
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strano ... il mio istinto sarebbe stato che il diodo avrebbe creato un corto circuito, poiché non c'è nulla che limiti la corrente.

— Tevo D,

Grazie per le ottime informazioni. Quando dici che un chip driver LED può sprofondare una corrente programmata, cosa intendi? Quando ho letto i driver LED, sembra che abbiano ancora bisogno di un resistore. Grazie

— Tyler DeWitt l'

Le caratteristiche intrinseche del diodo limitano la corrente. Ancora una volta, poiché esiste una relazione esponenziale tra tensione e corrente, sarebbe sicuramente difficile utilizzare un diodo in questo modo. Alla fine (se il diodo non si fonde) la resistenza in serie del diodo limiterebbe la corrente.

— W5VO,

Impara qualcosa di nuovo ogni giorno ... o tante cose nuove in una buona giornata. Dovrà riflettere ancora su questa idea. Grazie

— Tevo D

@TylerDeWitt Mi riferisco a chip come TI TLC5940, et. al. che fondamentalmente fungono da dissipatori di corrente commutabili. Potrebbe esserci un resistore per impostare la corrente di riferimento, ma non esiste un resistore in serie con un LED.

— W5VO,

Sarà ovvio in considerazione di ciò

"Un LED che disegna 20 mA quando si applica 2,2 V assorbirebbe 20 mA quando si applica 2,2 Volt" :-)

cioè nella tua situazione ideale hai stabilità. Ma la tua domanda mostra che sei ben consapevole che nel mondo reale questa situazione ideale non si applicherebbe. Capire questo è un buon inizio.

Come ha detto Starblue, guardare la scheda tecnica è una buona idea.

Di seguito è riportata la tensione rispetto alla curva di corrente per un LED ragionevolmente tipico. I produttori affermano che è nominale a 100 mA a 3,2 V, ma uno sguardo alla curva mostra che quando viene disegnato scende a 3,3 V a 100 mA. La tabella e la curva sono entrambe intese come valori "tipici" - è un brutto inizio quando un foglio dati non è d'accordo con se stesso anche leggermente, ma non è importante qui e dimostra la relazione inesatta tra Vf e If in pratica per un LED scelto casualmente. La scheda tecnica dice che Vf potrebbe essere basso come 2,9 V e alto come 3,5 V a 100 mA.

Guarda la curva e nota cosa succede per un tipico LED se Vf viene modificato da 3,3 V (= 100 mA) a 3,4 V. A 3,7 V assorbe 200 mA, a circa 4,05 V = 300 mA e a 4,4 V disegna 400 mA.

Cioè, per un cambiamento di Vf da 3,3 V a 4,4 V = ~ un aumento del 33% della tensione, la corrente passa da 100 mA a 400 mA.

Alcuni semplici esercizi, che aiuteranno notevolmente la tua comprensione se li fai da soli, ti daranno una sensazione molto migliore per ciò che accade nella vita reale. Prova a elaborare lo stato stabile su questa curva per una tensione di alimentazione fissa e una serie di valori di resistenza. Quindi provare un valore di resistenza fisso e una serie di tensioni di alimentazione.

Dicci se questo aiuta la tua comprensione.

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— Russell McMahon
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