¿Cómo resolver el valor actual de resistencia dado para el circuito LED?

Así que tengo el siguiente circuito LED:

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Sé cómo encontrar el voltaje directo y la corriente de la hoja de datos del LED y cómo resolver el valor apropiado de R .

Sin embargo, lo que realmente quiero hacer es fijar el valor de la resistencia en R = 100 (Solo estoy eligiendo un valor de resistencia que existe en un kit que tengo) y resuelvo para I F :

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La única forma que se me ocurre actualmente para resolver esto es:

V F + V R = V C C − V O L
V F + I F R = V C C − V O L
V F + 100 I F = 4.3

encontré ( V F , I F ) = { ( 2.3 , 20 ) , ( 2.8 , 15 ) } dos soluciones arbitrarias de la ecuación. Luego tracé una línea en el gráfico VI para determinar todas las posibles soluciones a la ecuación. Finalmente encontré la intersección de la línea y la gráfica VI para determinar cuál era la verdadera solución de la ecuación.

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De esto parece V F = 2.1 y I F = 22 .

Sin embargo, esto fue mucho trabajo para un circuito tan básico. ¿Hay una manera más fácil de resolver o al menos estimar bien qué I F sería dado R ? ¡El valor de la corriente me importa mucho porque necesito asegurarme de no freír mi microcontrolador!

Respuestas (3)

¿Hay una manera más fácil de resolver o al menos estimar bien qué I F ... ¡porque necesito asegurarme de no freír mi microcontrolador!

Dos soluciones fáciles:

  • Elija una corriente objetivo que esté muy por debajo de los límites del micro o LED, como 5 mA en lugar de 20 mA, luego suponga V F está cerca de su valor nominal (por ejemplo, 2,2 V en este ejemplo). Si el LED no tiene que ser visible con una luz muy brillante, 5 mA deberían ser adecuados (o debería poder encontrar un LED diferente que sea adecuadamente visible con 5 mA)

o

  • Use un búfer de transistor con una capacidad mucho más de 20 mA para eliminar el riesgo para el micro.

Antes de intentar calcular la corriente del diodo con mayor precisión, debe considerar que es probable que el voltaje directo del diodo varíe en 100 mV o más a medida que cambia su temperatura.

El búfer del transistor parece demasiado IC adicional, trate de mantener el circuito pequeño, por lo que espero alcanzar un valor actual que la MCU pueda manejar por sí misma. Sin embargo, no entiendo muy bien su primera solución, ¿está diciendo que básicamente solo resuelva para R dado un objetivo I F como normal? ¿Qué hago si el valor de resistencia particular que necesito no está en mi kit?
@rcplusplus "Espero alcanzar un valor actual que la MCU pueda manejar por sí misma" No lo haga, eso no es lo que se supone que debe hacer una MCU. MCU es para el cálculo de precisión y los interruptores de potencia de señalización. Use al menos un controlador como un ULN200x, pero un transistor debería ser suficiente en este caso.
@Mast Bueno, un objetivo intermedio es alimentar un ánodo común de siete segmentos (que modelaría como 7 LED en paralelo con sus ánodos unidos). Para obtener la corriente, iba a usar un pmos ya que la fuente necesita manejar 7 ∗ I F . Sin embargo, para los 7 cátodos, estaba pensando que cada uno podría ser controlado directamente por la MCU. ¿Sería una mejor idea usar un chip de hundimiento actual?
@Mast tampoco sería un poco excesivo confiar en un chip/componente separado solo para encender un LED. ¿Especialmente si la MCU puede manejarlo perfectamente por sí sola?
@rcplusplus vea la última oración de la respuesta de Spehro: simplemente elija una resistencia que proporcione un LED lo suficientemente brillante con mucho margen para sus límites máximos de corriente.
@rcplusplus, si los límites de corriente de salida de su micro no son lo suficientemente altos como para permitirle alimentar su carga sin angustiarse por cada miliamperio, entonces no, no es una exageración usar un búfer externo.

Estás en el camino correcto. Simplemente puede superponer la línea de carga para el valor de resistencia elegido en la curva LED IV. Aquí hay uno que hice:

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Figura 1. Varias líneas de carga de resistencia y LED para un suministro de 5 V. La intersección de una resistencia y una curva IV da el punto de operación. Fuente: LEDnique.com .

Todavía estoy trabajando en las curvas que están un poco apagadas. (El azul y el blanco, por ejemplo, deberían estar mucho más cerca).

Hay algunos ejemplos trabajados en la página enlazada.

Parece que tienes el verde y el amarillo fuera de servicio.
¿Alguien tiene en cuenta los niveles seguros de corriente/temperatura de un tipo de LED dado? Hay LED que alcanzan un máximo de 2 mA, 20 mA y 200 mA. Aunque los voltajes directos del LED pueden estar cerca, la corriente de funcionamiento puede variar mucho.

Está perdiendo el tiempo, suponiendo que se trata de un simple indicador visual, por varias razones.

La curva de tensión directa frente a corriente del LED no está garantizada, solo suele ser un punto fijo o dos. Varía de unidad a unidad y con la temperatura. Es posible que desee cambiar de fabricante en el futuro y la química o la resistencia interna pueden ser un poco diferentes.

El brillo visual no cambia mucho con la corriente debido a la respuesta ocular logarítmica: un buen LED a 5 mA puede ser casi demasiado brillante, y uno de la vieja escuela a 20 mA puede ser malo.

La caída mínima de GPIO generalmente no se especifica en absoluto, en ninguna corriente, solo el máximo.

No debería estar cerca del nivel actual que "freiría" su GPIO. De lo contrario, es probable que tenga problemas de confiabilidad.

Si bien hay un atractivo geek para ajustar una curva al LED y a las curvas de salida IV de GPIO y alcanzar algún objetivo actual arbitrario dentro de una fracción de un porcentaje, en realidad no es un truco tan útil. Si requiere tanto esfuerzo, probablemente será demasiado variable.

Simplemente elija un valor que proporcione suficiente brillo y tenga suficiente margen.

¡Creo que yo podría ser el geek! No estoy realmente. Me dirijo a la propagación en LED V F en mi respuesta a Circuito con 10 LED . Estoy totalmente de acuerdo con tu respuesta, como siempre.
Entonces, el proceso de pensamiento realmente es así: para obtener 15 mA de corriente, necesito una resistencia de 150 Ω. De mi kit, puedo elegir una resistencia de 100 Ω o de 220 Ω. Prefiero errar por el lado de muy poca corriente, así que solo busco la resistencia de 220 Ω. ¿Es eso lo que querías decir?
@rcplusplus Más o menos, aunque no creo que nadie necesite 15 mA en estos días para un indicador. ¿Estás seguro de que 5 mA no es lo suficientemente brillante?
@SpehroPefhany Podría ser, para ser sincero, solo estoy adivinando jaja. Mi objetivo final es alimentar una pantalla de 7 segmentos (que solo estoy modelando como 7 LED en paralelo). Supuse que necesita ~ 10-15 mA para que un LED brille con un buen valor, pero puedo probar un valor de corriente pequeño. ¡Esto es todo por ahora solo un cálculo de valor teórico y de todos modos estaba un poco más interesado en el proceso!
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