¿Colocar solo un LED en un circuito?

La ley de Kirchhoff establece que "en cualquier red de circuito cerrado, el voltaje total alrededor del circuito es igual a la suma de todas las caídas de voltaje dentro del mismo circuito".

¿Qué pasaría si colocaras un LED con una caída de 2V en un circuito con una batería de 12V y sin resistencia? ¿Funcionaría esto porque rompe la ley de Kirchhoff? y ¿cómo calcularía la corriente en este circuito?

Entonces, si cambias la batería de 12 V por una batería de 2 V, ¿qué pasaría si esto ahora está en línea con la ley de Kirchoff? ¿Cuál sería la corriente en este circuito?

Gracias.

Si logra crear un circuito sin resistencia, por favor dígame
Bueno, incluso si lo hace, la caída de voltaje en el LED será de 12V. Y explotará. 2V es una especificación para un LED correctamente sesgado.
@PlasmaHH Lo hacemos todo el tiempo. Suelde un poco de alambre NbTi en un bucle, enfríe, inyecte algo de corriente y listo.
@SpehroPefhany Creo que el LED no estará bien con el enfriamiento...
@EugeneSh. Cambian de color a 77K. Tipo de diversion.
Será alto, pero no por mucho tiempo. Una batería de automóvil de 12 V tiene una resistencia interna de quizás 0,05 ohmios, el cableado quizás algo similar. Eso es 100A si el LED tuviera 2V a través de él. Pero el LED terminará cayendo probablemente 11V+, y conduciendo tal vez 10A (es decir, 110W), por lo que intentará imitar brevemente una lámpara incandescente de 100W en sus momentos finales. Probablemente el cable de unión se quemará con un breve destello.

Respuestas (4)

Esto no rompería la ley de Kirchoff, pero rompería el LED. Eche un vistazo a la curva de corriente-voltaje de un LED típico:

IV para un LED típico

Aquí, alrededor del voltaje de funcionamiento directo (Vd), la corriente (i) aumenta enormemente con pequeños cambios en el voltaje. Vd en su caso es 2V, típico para LED estándar rojo, verde y amarillo. ¡A 20 V (no se muestra en el gráfico) la corriente teórica sería fenomenal! Esto sería suficiente para vaporizar la mayoría de los elementos constitutivos del LED. En realidad, lo que sucedería es que el LED brillaría muy intensamente durante un tiempo muy breve antes de dejar escapar su "humo mágico" . Esta es la razón por la que incluimos resistencias limitadoras de corriente en los circuitos LED.

Si cambia la batería de 12V por una batería de 2V, las cosas se ponen interesantes. Ahora estamos justo donde se encuentra la línea de puntos sobre Vd: pequeños cambios en el voltaje dan grandes cambios en la corriente. Aquí, la corriente se define mediante una ecuación exponencial con una fuerte dependencia de la temperatura. No sabremos cuál es la corriente de funcionamiento real, pero dependerá en gran medida del voltaje y la temperatura exactos de la batería, junto con la resistencia en serie no ideal de la batería (que actúa un poco como la resistencia en serie que normalmente usamos con un diodo). ). Sin embargo, ningún ingeniero que se precie jamás manejaría un LED como este. Los LED son muy sensibles a los cambios de voltaje y su brillo (el parámetro que queremos controlar) está fuertemente relacionado con su corriente.

Gracias @stefandz, entonces en un circuito con solo un LED y una batería de 12 V, 12 V aún fluyen por el circuito (al menos por un breve tiempo), y la corriente estaría dictada por la curva de corriente-voltaje.
La curva de voltaje actual junto con la resistencia interna de la batería + cables. Las dos restricciones formarían un par de ecuaciones simultáneas con una solución para la corriente.
@ RJSmith92 El voltaje no fluye, la corriente sí. Si explota el LED, el voltaje seguirá ahí.
@Mast True, debería haberlo redactado mejor.
@stefandz Gracias por la ayuda con esto. Por último, el circuito simple de ayer, con una batería de 12V, un LED de 2V/20mA y una resistencia de 500 Ohm, la corriente en el circuito era de 20 mA (I = 10/500 Ohm), así se calculó la corriente. ¿Cómo se relaciona esto con la curva de corriente-voltaje? ¿Qué está dictando la corriente en el circuito?
@ RJSmith92: esto realmente debería ir con la otra pregunta, pero la respuesta es ... ¡la resistencia! Como sabemos que el voltaje directo del LED será de alrededor de 2 V sin importar la corriente, entonces conocemos el voltaje a través de la resistencia. Esto nos da la corriente (ley de Ohm) y de KCL (ley de corriente de Kirchoff) conocemos la corriente a través del LED. Esto nos aleja de la sensibilidad de la curva IV, nos da el control y simplifica los cálculos.
@stefandz, lo tengo bien, creo. Con una resistencia que controla la corriente, la caída de voltaje del LED siempre será de alrededor de 2v (como se muestra en el diagrama de su respuesta), pero sin una resistencia en el circuito, no hay nada que limite la corriente, por lo que el LED tendrá un voltaje caída de 12V (en línea con KVL) y una corriente increíblemente alta por un pequeño momento antes de que explote?
Eso es aproximadamente el tamaño de la misma, siempre que la resistencia elegida limite la corriente dentro de la corriente especificada del LED.
Hola @stefandz, yo otra vez! Solo leyendo mis publicaciones y noté a Eugene Sh. comentó que con una batería de 12 V y solo un LED, la caída de voltaje en el LED será de 12 V y tiene 7 votos a favor. ¿Esto esta mal? ¿No es lo que dijiste el otro día respecto a la Resistencia Interna, y el voltaje externo de la batería disponible será de 2V y la caída de voltaje del LED será de 2V?
El punto clave de esa publicación es "incluso si lo hace", es decir, incluso si crea un circuito sin resistencia. Sin embargo, Eugene SH ciertamente tiene razón al decir que no importa cuál sea la resistencia, 2V es la especificación para un LED polarizado correctamente. Estoy tentado de configurar este experimento y hacer una captura de alcance para que pueda ver lo que realmente sucede.
@stefandz Ahh OK, entonces, en teoría, si pudiera crear un circuito sin resistencia, la caída sería de 12 V, pero en realidad, ¿la caída será de alrededor de 2 V?
En algún lugar entre los dos, dependiendo de la resistencia en serie. Pero también, la caída será completamente inestable. Hice este experimento hoy con un LED de 12 V y un maniquí de resistencia interna de 1 ohm. El resultado fue una caída de 11,5 V durante 1 segundo antes de que el LED comenzara a desintegrarse, la corriente cayó (junto con el voltaje) revoloteando antes de que finalmente estallara. Por cierto, la única lección de diseño realmente útil en todo esto es que al controlar los LED debe tener en cuenta tanto el voltaje como la corriente, y mantener ambos dentro de las clasificaciones máximas absolutas en la hoja de datos.
@stefandz, Interesante, gracias por hacerlo. ¿Te refieres a una batería de 12V? y el LED cayó 11.5V?
Fuente de alimentación de 12V y - led de 1 ohm para simular la resistencia interna de la batería.

Si conecta un LED estándar a una batería de 12 voltios, fluirá brevemente una corriente muy grande (determinada principalmente por la resistencia del cableado) y el LED se desvanecerá en una bocanada de humo. Se respetará KVL siempre que el LED esté intacto.

El voltaje real a través de un LED encendido está determinado principalmente por su composición (y, por lo tanto, por su color) y es muy poco probable que sea de 2000 voltios. El voltaje variará con la corriente y la temperatura, por lo que conectar un LED desnudo directamente a una fuente de voltaje es algo malo. Los LED siempre deben ser alimentados desde una fuente de voltaje superior a su voltaje directo, con una resistencia limitadora de corriente u otro dispositivo de control de corriente.

Un circuito real tiene no idealidades que se aplicarían a este caso:

  • El voltaje de un LED no es exacto: la corriente a través de un LED de 2 V aumentará por encima de la corriente típica especificada a medida que el voltaje aumenta por encima de los 2 V. 12V hará que el LED falle.
  • Todos los cables tienen cierta resistencia: si el LED se derrite por pasar demasiada energía, puede convertirse en una resistencia muy baja. Ahora, el suministro de 12 V puede estar impulsando una resistencia de quizás 0,1 ohmios. Si tiene una potencia de 1500 vatios que puede impulsar 120 amperios y todos sus cables son enormes, en teoría podría ser un estado estable, pero es más probable que partes del circuito o la fuente de alimentación comiencen a derretirse hasta que sea un circuito abierto. Si la falla del LED no causó un cortocircuito sino un circuito abierto, no es tan malo ya que ya no hay ningún circuito cerrado y no fluirá corriente.
  • Además, la fuente de alimentación tiene una corriente máxima: si tiene una buena fuente de corriente limitada y establece la corriente máxima en 20 mA, en realidad ya no será una fuente de 12 V, sino más bien una fuente de 2 V. Si el límite de corriente es mucho más alto o no hay límite de corriente, consulte más arriba.

El LED sí tiene resistencia, al igual que la batería y casi cualquier cosa que se pueda conectar entre sí; nadie sabe "Qué pasaría si colocaras un LED con una caída de 2V en un circuito con una batería de 12V y sin resistencia".

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