Tiêu thụ điện năng LED trong lý thuyết và thực tế

Về lý thuyết, nếu một đèn LED tiêu thụ 10mA thì 17 đèn LED song song tiêu thụ 170mA, nhưng thực tế khi tôi kết nối 17 đèn LED song song thì chúng chỉ tiêu thụ 100mA chứ không phải 170mA tại sao có sự khác biệt giữa lý thuyết và thực tế?

Bạn đang giả định rằng mỗi đèn led này có đường cong IV hoàn toàn giống nhau. Các thông số kỹ thuật đã nêu là danh nghĩa, số liệu điển hình và sẽ có các biến thể.

Một đèn LED có thể là 10mA ở 1.9 VF, nhưng một đèn LED khác có thể là 8 hoặc 12 mA hoặc khác nhau ở cùng một VF. Điều đó thậm chí không tính đến độ sáng. Hai đèn led có cùng đường cong IV cũng có thể khác nhau đáng kể về màu sắc và độ sáng.

Bạn cũng phải tính đến độ chính xác hoặc làm tròn cung của bạn. Nó chỉ đo đến 100 của một amp. Không đủ cho phạm vi milliamp duy nhất thích hợp.

Ngoài ra, hãy tính đến sức đề kháng của bảng điều khiển bạn đang sử dụng. Nếu bạn đo điện áp trên led đầu tiên và led cuối cùng, bạn có thể nhận thấy sự khác biệt.

Bạn nên sử dụng một ampe kế hoặc vạn năng tốt trong chế độ hiện tại và đo riêng từng đèn led trong mạch này để xem mỗi đèn led thực sự tiêu thụ bao nhiêu.

Đồng hồ PSU của bạn chỉ có độ phân giải đến 0,01 A (10 mA). Dòng điện thực tế có thể nằm trong khoảng từ 5 mA đến 15 mA cho một đèn LED.

Chuyển đổi vạn năng màu vàng của bạn sang phạm vi mA, kết nối các đạo trình vào các ổ cắm chính xác và nối dây vạn năng nối tiếp với một đèn LED và có được phép đo chính xác hơn.

Đèn LED song song trong thời trang này không được khuyến khích. Những người có điện áp thấp hơn sẽ giảm dòng điện. Hoặc kết nối chúng nối tiếp với nguồn cung cấp giới hạn hiện tại hoặc đặt một điện trở nối tiếp với mỗi đèn LED để giới hạn dòng điện.

bóng bán dẫn và Passerby đều đã có câu trả lời hoàn toàn tốt cho câu hỏi bạn đã hỏi, nhưng hãy để tôi thử một cái gì đó toàn diện hơn một chút.

Bạn dường như có số lượng đèn LED tốt, và nếu bạn có một vài phụ tùng, hãy thử thí nghiệm này. Lái 1 đèn LED ở mức 1,9 volt. Ghi lại hiện tại. Tăng điện áp lên 2.0. Bây giờ hãy thử 2.1. Bạn sẽ thấy rằng dòng điện tăng rất nhanh và tôi sẽ ngạc nhiên nếu 2.1 volt không giết được đèn LED. Bây giờ thay thế đèn LED bằng điện trở 200 ohm và lặp lại thử nghiệm. Điều này chứng tỏ rằng dòng điện tăng nhanh hơn nhiều so với đèn LED so với điện trở một khi đạt được điện áp bật.

Bây giờ, đây là điều bạn không biết - đối với điện áp cố định, dòng điện qua đèn LED sẽ tăng khi nhiệt độ đèn LED tăng.

Bởi vì nó đang trở nên nóng hơn, hiện tại của nó sẽ tăng lên, và nhiệt độ của nó cũng vậy. Điều đó, tất nhiên, có nghĩa là hiện tại của nó sẽ còn tăng hơn nữa. Bạn có thể thấy nơi này đang dẫn đầu - thuật ngữ kỹ thuật là chạy trốn nhiệt . Vì vậy, điều này dẫn đến quy tắc đầu tiên và quan trọng nhất: không bao giờ thử lái đèn LED từ nguồn điện áp. Luôn giới hạn hiện tại. Điều này được thực hiện dễ dàng nhất bằng cách cung cấp điện áp cao hơn và sử dụng điện trở giới hạn dòng nối tiếp. Trong trường hợp của bạn, nguồn 5 volt và điện trở 300 ohm sẽ cung cấp khoảng 10 mA một cách an toàn.

Hơn nữa, thiết lập của bạn cho thấy rằng bạn đã gặp may mắn khi lựa chọn đèn LED - tất cả chúng đều có cùng độ sáng. Như Passerby đã nói, điều này thường không đúng. Vì vậy, đừng buộc một loạt các đèn LED với nhau và lái chúng từ một điện trở duy nhất. Làm như vậy sẽ mời một loạt độ sáng trong đèn LED. Nếu bạn không muốn độ sáng đồng đều, bạn có thể nghĩ rằng điều này ổn, nhưng có một điều nữa cần xem xét.

Giả sử bạn có song song 10 đèn LED, mỗi bản vẽ (bạn hy vọng) 10 mA, với tổng số 100 mA. Để làm điều này, bạn sử dụng nguồn 5 volt và điện trở 30 ohm. Bạn ổn với độ sáng không đồng đều. Có vấn đề gì không?

Hoàn toàn có thể. Giống như các đèn LED không đồng đều về độ sáng cho cùng một điện áp, chúng cũng không vẽ cùng một dòng điện ở cùng một điện áp.

Giả sử rằng một trong những đèn LED tự nhiên thu được dòng điện cao hơn một chút so với các đèn LED khác ở điện áp chung. Điều này có nghĩa là, vì công suất bằng điện áp lần dòng điện, nó tiêu tán nhiều năng lượng hơn các nguồn khác và điều này có nghĩa là nó sẽ nóng hơn. Đổi lại, điều này làm giảm điện áp của nó nhiều hơn, và nó rút ra nhiều dòng điện hơn. Trong trường hợp xấu nhất, đèn LED yếu nhất sẽ ngày càng nhiều dòng điện cho đến khi nó cháy hết, và nó có thể sẽ không mở được. Điều này có nghĩa là đèn LED yếu nhất tiếp theo sẽ bắt đầu hiện tại và trong trường hợp xấu nhất, quá trình sẽ tiếp tục cho đến khi tất cả các đèn LED đều chết. Quá trình này cũng có thể xảy ra với các thành phần khác và đã có được biệt danh "chế độ pháo". Nó được thực hiện trong trường hợp này bởi một giới hạn hiện tại được đặt quá cao: đó là,

Điều này dẫn đến một quy tắc khác mà bạn nên tuân theo: giới hạn dòng điện cho từng đèn LED riêng biệt. Điều này thường có nghĩa là một điện trở trên mỗi đèn LED hoặc chuỗi đèn LED nối tiếp. Chẳng hạn, nếu bạn có nguồn 12 volt, bạn có thể đặt 4 hoặc 5 đèn LED nối tiếp và sử dụng một điện trở duy nhất để giới hạn dòng điện trong chuỗi. Bạn có thể thường xuyên khắc phục điều này với số lượng nhỏ đèn LED, miễn là bạn nhận thức được hậu quả. Với 2 đèn LED song song, có lẽ bạn không phải lo lắng về các lỗi chế độ pháo, vì không có nhiều đèn LED sẽ chết ở mức gấp đôi dòng hoạt động bình thường, nhưng bạn vẫn có thể có được độ sáng không đồng đều. Càng đặt nhiều đèn LED song song, tỷ lệ thất bại thảm khốc càng lớn. Sự lựa chọn tùy thuộc vào bạn và có lẽ bạn sẽ muốn nắm lấy cơ hội cho đến khi bạn bị bỏng vài lần.

"Phán đoán tốt đến từ kinh nghiệm. Kinh nghiệm đến từ phán đoán tồi."

Câu trả lời đơn giản là lỗi làm tròn chỉ với "1 con số đáng kể" trong 0,01 A phải đọc 0,0058 A

Nhưng bây giờ bạn có thể tính toán 100/17 = 5,8mA hiện tại trên mỗi đèn LED do thiếu 3 số liệu quan trọng từ một lần đọc LED.

Hơn nữa, bạn có thể dự đoán sự gia tăng hiện tại với tăng điện áp. Đèn LED Ultrabright danh nghĩa 5mm có ESR bên trong là 15. Với 15 đèn LED trong //, ESR sẽ là ~ 1Ω. (& 17 ít hơn một chút.) Do đó, mỗi mức tăng chính xác của 0,10 V dẫn đến tăng ~ 0,10A, điều đó cho thấy "đầu gối" của đường cong Vf là 1,8V, trong đó ESR tăng động.

Để bảo vệ chống lại ESR không khớp trong đèn LED, tôi khuyên bạn nên thêm tối thiểu 50% ESR hoặc khoảng 8Ω khi điều khiển chúng tối đa song song.

Điều này ảnh hưởng đến Vf vs If và có thể có dung sai hẹp <1% từ một lô hoặc dung sai rộng ở phía cao từ các lô hỗn hợp. Điều này ảnh hưởng đến việc chia sẻ hiện tại và chỉ trở nên quan trọng khi tự sưởi ấm làm giảm Vf. Sự khác biệt này được tăng tốc với dòng điện tăng trên 20mA, đặc biệt khi điện áp ngưỡng bên trong giảm (Hiệu ứng Shockley), do đó điện áp trên điện trở khối ESR bên trong tăng và lấy thêm dòng điện từ điện áp không đổi của nguồn cung cấp.

Hiệu ứng IN, đèn LED cũng chính xác như Zeners điện áp thấp, cũng có dung sai tương tự, thường tệ hơn, do sự cải thiện chất lượng nhà cung cấp trong đèn LED độ chói cao.

Công thức gần đúng cho đèn LED ĐỎ này trở thành

Vf = 1,8 + Nếu * ESR

Tự nhiên thêm một loạt R nhỏ loại bỏ sự nhạy cảm wrt không phù hợp gây ra "chạy trốn diode chia sẻ dòng điện".

Hiệu quả tự nhiên bị mất bằng cách thêm một loạt R nhỏ nhưng với lợi ích ổn định dòng điện dự kiến.

Bây giờ công thức trở thành;

Vout = 1,8 + Nếu * (ESR '+ R)

... Trong đó Vout là trình điều khiển hoặc Vcc cũng có ESR có thể được bao gồm với ESR 'ở trên. ví dụ: 5V CMOS là ~ 50Ω trong khi CMOS <= 3,3 Vcc tối đa là ~ 25Ω ESR.

. sau đó chọn If và giải cho R.

Nhưng hầu hết mọi người chỉ cần sử dụng Vf danh nghĩa @ 20mA và tính toán RS từ

Rđ = (Vcc-Vf) / Nếu

sau đó chọn If và giải cho R bằng cách sử dụng Vcc tối đa trong trường hợp xấu nhất.

ESR đơn giản là một thuật ngữ thuận tiện cho điện trở vi sai, còn được gọi là RdsOn trong CMOS và MOSFET.

Đối với đèn LED trắng 5mm

đó là Vf = 2,85 + Nếu * 15Ω

cho các bộ phận tốt danh nghĩa với dung sai tương tự.

Tôi nghĩ khi điện trở của từng đèn LED riêng lẻ lớn hơn và khi chúng ta kết nối chúng song song Vì vậy, điện trở song song giảm từ giá trị riêng lẻ đó là lý do tại sao dòng điện của 10 LED lại ít hơn. 1 / Rt = 1 / R 1 + 1 / R2 + ..........