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如何為L(zhǎng)ED選擇限流電阻的值

發(fā)布時(shí)間:2021-10-26 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】當(dāng)然,理想的解決方案是用電流源驅(qū)動(dòng)LED。各種IC可用于以恒定電流驅(qū)動(dòng)LED(甚至串聯(lián)成串)。這樣,LED的VI特性就變得至關(guān)重要。最簡(jiǎn)單的此類IC之一是ON Semi的NSI50010YT1G,這是一種2引線電流源,與LED串聯(lián)放置,并且不管LED和電源電壓(IC兩端的電壓)如何,均將電流調(diào)節(jié)為10 mA。必須介于1.8 V和50 V之間)。

 

愛好者反復(fù)問的問題之一是如何為L(zhǎng)ED選擇限流電阻的值。通常,褲子響應(yīng)的位置是:“從電源電壓中減去2 V,再除以20 mA?!北M管許多人認(rèn)為答案已經(jīng)足夠好,但實(shí)際上產(chǎn)生的電流將與計(jì)算得出的值明顯不同。


LED限流電阻


人們可能會(huì)遇到以下6種情況:


給定LED的規(guī)格表和所需的LED電流,找到一個(gè)電阻值

給定LED的規(guī)格表和電阻值,找到LED電流

給定通用類型的LED(無規(guī)格)和所需的LED電流,找到一個(gè)電阻值

給定通用類型的LED(無規(guī)格)和電阻值,找到LED電流

給定您手中的LED(無規(guī)格)和所需的LED電流,找到一個(gè)電阻值

給定您手中的LED(無規(guī)格)和電阻值,找到LED電流

對(duì)于每種情況,這就是進(jìn)行的方法。


1.根據(jù)LED的規(guī)格表和所需的LED電流,找到一個(gè)電阻值


使用圖形方法可以最好地解決此問題(分析方法可能太麻煩了:即使使用SPICE,您也必須為L(zhǎng)ED創(chuàng)建一個(gè)準(zhǔn)確的模型)。


在LED的規(guī)格表中找到“正向電流與正向電壓”圖。


可以打印它,也可以將它復(fù)制到簡(jiǎn)單的圖形應(yīng)用程序(例如“ Paint”)中。


在LED的VI曲線上,注意所需電流下的LED電壓


從電源電壓中減去該電壓


用該差除以所需電流,得到電阻的值


例如:


如何為L(zhǎng)ED選擇限流電阻的值


由于半導(dǎo)體效應(yīng),LED的VI曲線具有對(duì)數(shù)分量,而由于歐姆效應(yīng),LED的VI曲線具有線性分量。根據(jù)它們?cè)谔囟↙ED中的相對(duì)貢獻(xiàn),曲線將顯得更“彎曲”或更平坦。


如果必須使用分析方法,則可能需要用一條直線近似LED的VI特性曲線。例如:


如何為L(zhǎng)ED選擇限流電阻的值


只要所需電流在直線靠近VI曲線的區(qū)域內(nèi),您就可以解析地計(jì)算電阻。請(qǐng)注意,您需要使用二次方程式對(duì)其進(jìn)行求解。因此,我認(rèn)為圖形方法仍然更加方便。


2.給定LED的規(guī)格表和電阻值,找到LED電流


同樣,使用圖形方法可以最好地解決此問題。


在LED的規(guī)格表中找到“正向電流與正向電壓”圖。


可以打印它,也可以將它復(fù)制到簡(jiǎn)單的圖形應(yīng)用程序(例如“ Paint”)中。


將水平軸從0 V擴(kuò)展到電源電壓


如果該電阻直接連接到電源(沒有LED),則計(jì)算通過該電阻的電流:I =電源電壓/電阻值


在垂直軸上的0 V處標(biāo)記該電流


在水平軸上標(biāo)記電源電壓


通過這兩點(diǎn)畫一條直線:這是該電阻和電源電壓的“負(fù)載線”


注意負(fù)載線與LED的VI曲線交叉的點(diǎn):這是在該電阻和電源電壓下LED的工作點(diǎn)。


例如:


如何為L(zhǎng)ED選擇限流電阻的值


3.給定通用類型的LED(無規(guī)格)和所需的LED電流,找到一個(gè)電阻值


如果沒有規(guī)格,您將不得不猜測(cè)LED的VI曲線,然后使用上面的方法1。近似地,對(duì)于一個(gè)小型LED(與用于照明的功率LED相對(duì)),VI曲線的顏色確定。這組曲線取自T-1-3 / 4尺寸的規(guī)格表, Lite-On的20 mA LED。


請(qǐng)注意,LED電壓隨波長(zhǎng)的減小而增加:例如,紅外LED的波長(zhǎng)最長(zhǎng),電壓最低。這實(shí)際上是遵循量子力學(xué)原理(光子的能量與其頻率成正比)。

請(qǐng)注意,實(shí)際上有3組曲線:


紅外


紅色到綠色


藍(lán)色和白色(白色LED使用UV LED和磷光體)


因此,只要知道LED的顏色并假設(shè)它是低電流LED,就可以使用這些IV曲線來估算限流電阻的值。


如何為L(zhǎng)ED選擇限流電阻的值


4.給定LED的常規(guī)類型(無規(guī)格)和電阻值,找到LED電流


使用上面第2點(diǎn)所述的方法,這些相同的曲線可用于估算給定電阻器值的LED電流。


5.給定手中的LED(無規(guī)格)和所需的LED電流,找到一個(gè)電阻值


如果您想使用自己手中的LED并對(duì)其了解甚少,則需要使用經(jīng)驗(yàn)方法來找到電阻值。


串聯(lián)連接LED,一個(gè)100 Ohm電阻器(用于保護(hù)),一個(gè)1 kOhm電位計(jì)(可變電阻器)和一個(gè)DVM(數(shù)字電壓表),用于測(cè)量電流,200 mA滿量程


將該系列串連接到將用于為該LED供電的電源上


改變電位器,直到DVM顯示所需的電流


斷開鍋,并測(cè)量其電阻


選擇最接近該讀數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)電阻值(E6標(biāo)準(zhǔn):100、150、220、330、470、680、1K等)


如何為L(zhǎng)ED選擇限流電阻的值


6.給定您手中的LED(無規(guī)格)和電阻值,找到LED電流


串聯(lián)連接LED,電阻器和DVM(數(shù)字電壓表),以測(cè)量200 mA滿量程電流


將它們連接到用于為該LED供電的電源


測(cè)量電流


溫度和電源電壓的影響


使用上述方法之一,可以確定限流電阻的值或產(chǎn)生的電流。在標(biāo)稱電源電壓和室溫下都可以。但是,當(dāng)任何一個(gè)發(fā)生重大變化時(shí),LED電流也會(huì)發(fā)生變化。該曲線顯示了LED的電壓如何隨溫度變化。請(qǐng)注意,在25°C時(shí),電壓為100%,這是標(biāo)稱值。


如何為L(zhǎng)ED選擇限流電阻的值


更糟糕的影響是當(dāng)電源電壓非常接近LED電壓時(shí)(例如3.0 V電源和2.5 V LED電壓):該電壓會(huì)隨著溫度或電源電壓的變化而明顯變化。


作為一名優(yōu)秀的設(shè)計(jì)師,您需要考慮最壞的情況,并確保LED仍會(huì)在一個(gè)極端下點(diǎn)亮,并且在另一個(gè)極端下不會(huì)被太硬地驅(qū)動(dòng)(典型的小型LED能夠處理最大數(shù)量的LED)。 30 mA連續(xù)電流)。


LED串聯(lián)


如果您有多個(gè)同時(shí)點(diǎn)亮的LED,則最好將它們串聯(lián)放置,以使相同的電流固有地流過所有LED。在這種情況下,LED電壓會(huì)相加。因此,請(qǐng)確保電源電壓足夠高,可以為整個(gè)燈串供電。


如何為L(zhǎng)ED選擇限流電阻的值


LED并聯(lián)


LED絕不能直接并聯(lián)連接,因?yàn)樗鼈儗⒉粫?huì)平均分擔(dān)電流。相反,應(yīng)在每個(gè)LED上串聯(lián)一個(gè)電阻,以設(shè)置每個(gè)單獨(dú)LED中的每個(gè)電流。


如何為L(zhǎng)ED選擇限流電阻的值


LED驅(qū)動(dòng)器IC


當(dāng)然,理想的解決方案是用電流源驅(qū)動(dòng)LED。各種IC可用于以恒定電流驅(qū)動(dòng)LED(甚至串聯(lián)成串)。這樣,LED的VI特性就變得至關(guān)重要。最簡(jiǎn)單的此類IC之一是ON Semi的NSI50010YT1G,這是一種2引線電流源,與LED串聯(lián)放置,并且不管LED和電源電壓(IC兩端的電壓)如何,均將電流調(diào)節(jié)為10 mA。必須介于1.8 V和50 V之間)。


如何為L(zhǎng)ED選擇限流電阻的值


許多LED驅(qū)動(dòng)器IC都會(huì)提高電源電壓,這在您使用單節(jié)電池進(jìn)行操作時(shí)會(huì)非常好,尤其是在充電結(jié)束時(shí)其電壓開始下降時(shí)。


確定LED極性


在討論LED時(shí),需要注意一些事項(xiàng)。通常認(rèn)為,您可以通過查看LED的內(nèi)部結(jié)構(gòu)來判斷LED的極性:“ LED芯片安裝在作為陰極一部分的架子上”。也許。對(duì)于大多數(shù)LED(并非并非所有LED)而言,這都是正確的。


通過查看來確定圓形含鉛LED極性的僅有兩種方法是:


陽極引線較長(zhǎng)(假設(shè)尚未切斷)


圓形鏡體在陰極引線的作用下具有平整的斑點(diǎn)


如何為L(zhǎng)ED選擇限流電阻的值


這是一個(gè)帶有5個(gè)LED的板的示例,所有LED的陰極都在左側(cè)。在右側(cè)的4個(gè)LED中,架子在陰極上。在左側(cè)(紅色)的LED中,架子在陽極上。如有疑問,您始終可以在DIODE范圍內(nèi)使用DVM來查看LED朝哪個(gè)方向發(fā)光。


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