Tại sao chính xác không thể sử dụng một điện trở duy nhất cho nhiều đèn LED song song?

Tại sao bạn không thể sử dụng một điện trở duy nhất cho một số đèn LED song song thay vì một đèn LED?

Lý do chính là vì bạn không thể kết nối song song các điốt một cách an toàn.

Vì vậy, khi chúng tôi sử dụng một điện trở, chúng tôi có một giới hạn hiện tại cho toàn bộ phần diode. Sau đó, tùy thuộc vào từng diode để điều khiển dòng điện đi qua nó.

Vấn đề là các điốt trong thế giới thực không có cùng đặc điểm và do đó có một mối nguy hiểm là một diode sẽ bắt đầu tiến hành trong khi các điốt khác sẽ không xảy ra.

Vì vậy, về cơ bản bạn muốn điều này ( mở trong trình mô phỏng mạch của Paul Falstad ):

Và bạn trong thực tế có được điều này ( mở trong trình mô phỏng mạch của Paul Falstad ):

Như bạn có thể thấy, trong ví dụ đầu tiên, tất cả các điốt đều dẫn dòng điện bằng nhau và trong ví dụ thứ hai, một diode đang dẫn điện hầu hết dòng điện trong khi các điốt khác hầu như không dẫn điện gì cả. Bản thân ví dụ này hơi phóng đại để sự khác biệt sẽ rõ ràng hơn một chút, nhưng chứng minh độc đáo những gì xảy ra trong thế giới thực.

Ở trên được viết với giả định rằng bạn sẽ chọn điện trở theo cách đặt dòng điện sao cho dòng điện gấp n lần dòng điện bạn muốn trong mỗi diode trong đó n là số lượng điốt và dòng điện thực sự lớn hơn hiện tại mà một diode duy nhất có thể tiến hành một cách an toàn. Điều sau đó xảy ra là các diode có điện áp chuyển tiếp thấp nhất sẽ dẫn điện hầu hết dòng điện và nó sẽ bị hao mòn nhanh nhất. Sau khi nó chết (nếu nó chết dưới dạng mạch hở), diode có điện áp chuyển tiếp thấp nhất tiếp theo sẽ dẫn phần lớn dòng điện và sẽ chết nhanh hơn cả diode đầu tiên và cứ thế cho đến khi bạn hết điốt.

Một trường hợp mà tôi có thể nghĩ về nơi bạn có thể sử dụng một điện trở cung cấp một số điốt sẽ là nếu dòng điện tối đa đi qua điện trở đủ nhỏ để một diode duy nhất có thể hoạt động với dòng điện đầy đủ. Bằng cách này, diode sẽ không chết, nhưng bản thân tôi đã không thử nghiệm điều đó vì vậy tôi không thể nhận xét về ý tưởng tốt như thế nào.

OK, hãy làm phép tính.

Một mô hình đơn giản hóa cho đèn LED là một nguồn điện áp cố định nối tiếp với một điện trở nhỏ. Hãy chọn đèn LED này từ Kingbright.

Độ dốc là 20mA / 100mV, do đó điện trở trong là 5 . Điện áp LED nội tại là 1.9V. Giả sử rằng đèn LED cần 20mA và nguồn điện của chúng tôi là 5V.$\Omega$

Khi đó điện áp LED là 1.9V + 5 20mA = 2V. Điện trở loạt duy nhất của chúng tôi$\Omega$ $\cdot$

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

Đó là nếu cả hai đèn LED bằng nhau. Bây giờ giả sử rằng có một sự khác biệt nhỏ giữa các đèn LED và 1.9V cho đèn LED thứ hai thực sự là 1.92V, chỉ chênh lệch 1%.

Bây giờ không rõ ngay điện áp trên các đèn LED sẽ là gì. Hãy tìm hiểu và gọi . Có một hiện tại thông qua điện trở 75 : $V_L$$I_R$$\Omega$

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

Dòng điện qua đèn LED đầu tiên:

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

và, tương tự cho LED 2:

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

Bây giờ , vì vậy $I_R = I_1 + I_2$

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

Từ đó, chúng ta thấy rằng = 2.01 V. Sau đó, điền giá trị này vào các phương trình trên cho dòng LED chúng ta tìm thấy$V_L$

I 2 = 17,94 m $I_1 = 21.94 mA$ và$I_2 = 17.94 mA$

phần kết luận

Chỉ có sự chênh lệch nhỏ nhất về điện áp LED (1%) đã dẫn đến chênh lệch 18% về dòng LED. IRL sự khác biệt có thể lớn hơn và có thể có sự khác biệt rõ ràng về độ sáng. Hiệu quả sẽ tồi tệ hơn đối với điện trở trong thấp hơn.

Xem câu trả lời chi tiết gần đây của tôi ở đây

Hiện tại sẽ được chia đôi song song để lan truyền trong các đặc điểm LED.

Những người vẽ nhiều hơn chia sẻ của họ sẽ nóng hơn và vẽ nhiều hơn.

Những người vẽ ít hơn chia sẻ của họ sẽ nhận được mát mẻ và vẽ ít hơn.

Nếu bạn đã nói 10 đèn LED và bạn kết nối chúng song song và lái chúng với một đèn LED duy nhất ở khoảng dòng điện định mức cho cả 10 thì:

• Với đèn LED giá rẻ thông thường, Vf / Nếu kết hợp sẽ đủ kém để đèn LED Vf thấp nhất có thể thu được gấp 2 hoặc 3 hoặc 4 lần dòng định mức của chúng.

• Các đèn LED hiện tại sẽ nhanh chóng chết.

• Bây giờ có 9 LEDS để chia sẻ đủ dòng cho 10. Dòng AVERAGE là 110%. Đèn LED Vf thấp nhất sẽ lại bị quá tải và hỏng nhưng lần này nó sẽ diễn ra nhanh hơn vì có nhiều dòng điện hơn trên mỗi đèn LED.

• Tiếp theo ... :-) - phản ứng dây chuyền.

Nhìn vào một đèn pin đa LED châu Á * giá rẻ điển hình.
Lưu ý các đèn LED sáng nhất. Vận hành ngọn đuốc một lúc rồi quan sát lại.
Sau không quá lâu, đèn LED sáng nhất sẽ mờ hơn hoặc chết.
Quan sát các đèn LED sáng nhất ...

• Tôi nói "châu Á giá rẻ" vì hầu hết các đèn pin LED đa nguồn gốc Trung Quốc và hầu hết đều có giá thấp nên giá của chúng khó bị đánh bại. Họ chủ yếu xây dựng để "những gì thị trường sẽ chịu" và thị trường sẽ chịu rác. Đèn LED từ các quốc gia khác có nhiều đèn LED HOẶC đèn được sản xuất tại Trung Quốc với thiết kế phù hợp có giá cao hơn và ít phổ biến hơn. Có một lý do cho các chi phí thêm.

Đèn LED nối tiếp (2 nhóm).
Ổ đĩa hiện tại không đổi.
Chi phí nhiều hơn.

Điều đó sẽ làm việc nếu tất cả các đèn LED có đặc điểm giống hệt nhau. Thật không may, đó không phải là trường hợp. và chúng sẽ có dòng chảy khác nhau chảy qua chúng. Một số đèn LED trong loạt có thể có một điện trở giới hạn dòng duy nhất, tất nhiên.

TLDR;

Nếu điện trở giới hạn dòng điện ở mức 15 ma, thì khi mỗi đèn LED được bật, dòng điện sẽ được chia sẻ và giảm trên chúng, nghĩa là chúng sẽ mờ hơn khi bật nhiều hơn.

Vâng, điều này không đúng.

Tôi thường xuyên sử dụng bảng mạch có 8 đèn LED để gỡ lỗi nhúng. Sự khác biệt là trong khi tôi có tất cả 8 đèn LED được nối đất thông qua một điện trở duy nhất (Nó nhanh hơn để loại bỏ PCB theo cách này), dòng điện được cung cấp từ các chân vi điều khiển riêng biệt. Tôi phụ thuộc vào những gì bạn có nghĩa là 'song song' tôi đoán!