La hoja de datos de algunos LED que estoy considerando enumera los voltajes directos como 2,7 V típico y 4,2 V máx. (Estoy viendo la versión "blanco cálido").
En el pasado, solo miraba el voltaje directo típico para calcular el valor de la resistencia. Pero nunca he usado un LED donde el valor máximo pueda ser tan diferente al típico.
¿Qué factores afectan el voltaje directo real? ¿Variación de fabricación? ¿Temperatura? ¿Actual? ¿Algo más?
Supongamos que tengo un suministro de 3,3 V y quiero hacer funcionar uno de estos LED a 20 mA. Basado en el voltaje directo típico de 2.7V, usaría una resistencia de 30 ohmios. Pero si termino con un LED que en realidad tiene un voltaje directo de 4,2 V, no se encenderá porque 4,2 V > 3,3 V.
¿Cómo se diseña un circuito para acomodar una gama tan amplia de voltajes directos, o hay una razón por la que no tengo que preocuparme por el voltaje directo máximo?
Supongamos que tengo un suministro de 3,3 V y quiero hacer funcionar uno de estos LED a 20 mA.
En un entorno de producción, no utiliza un LED con un V f máximo mayor que el voltaje de suministro. En un proyecto de hogar puedes intentarlo.
La solución es seleccionar un LED con una V f que no supere la tensión de alimentación.
¿Cómo se diseña un circuito para adaptarse a una gama tan amplia de voltajes directos?
Muchos fabrican LED "bin" por V f para que pueda comprar sus LED en función de un rango de voltaje directo.
Un ejemplo a continuación es donde Samsung empaqueta (bins) los LED en 3 rangos de Vf .
¿Qué factores afectan el voltaje directo real?
La mayoría de las hojas de datos de LED tendrán un gráfico IV que muestra el V f típico a una temperatura específica.
Los LED tienen un coeficiente de temperatura negativo. Por ejemplo, la V f de un LED puede disminuir 0,006 V por cada grado de aumento de temperatura. Los LED normalmente se especifican para funcionar donde la temperatura ambiente está entre -40° y +85° C. Con un coeficiente de 6 mV, el V f fluctuará 0,75 V en su rango de temperatura de funcionamiento.
Los LED se fabrican mediante el crecimiento de cristales epitaxiales sobre un sustrato. Entonces, por la naturaleza del proceso de fabricación, el V f puede variar incluso cuando los LED provienen de la misma oblea.
El valor medio de los voltajes típicos es de 2.55V y 3.14V para los valores máximos. Sin embargo, enchufar el mismo valor de resistencia para un LED de 2,2 V frente a un LED de 4,0 V generaría corrientes y niveles de brillo muy diferentes.
Fuente: https://www.lumex.com/article/led-color-guide
Supongamos que tengo un suministro de 3,3 V y quiero hacer funcionar uno de estos LED a 20 mA. Basado en el voltaje directo típico de 2.7V, usaría una resistencia de 30 ohmios. Pero si termino con un LED que en realidad tiene un voltaje directo de 4,2 V, no se encenderá porque 4,2 V > 3,3 V.
El voltaje directo típico significa que el LED se encenderá, cuánto depende del propio LED e incluso de la construcción del LED (ángulo de visión ECT) (sin mencionar que el ojo humano ve algunos colores mejor que otros, por lo que incluso dos LED con la misma intensidad no se percibirá con la misma intensidad).
La única forma que he encontrado para obtener LED con la intensidad correcta es estacionar las resistencias y luego ajustar los valores en función de la intensidad, a veces hago que algunas personas lo miren si está en un producto.
La otra forma es usar un controlador de corriente constante, que es más complicado, pero le permite evitar una caída de voltaje si no puede pagarlo:
Fuente: https://hackaday.com/2012/03/08/led-tutorial-demystifies-several-control-techniques/
Los LED deben funcionar con corriente nominal. Así es como la gente se adapta a las amplias diferencias de Vf.
El circuito más simple es tener un suministro de voltaje mucho más alto (que Delta-Vf) y usar una resistencia del valor correspondiente. Entonces, las variaciones más pequeñas en Vf no cambiarán mucho la corriente de suministro, y los cambios en la emisión de LED serán insignificantes para el ojo humano. Pero esta no es una solución muy eficiente energéticamente.
Una mejor manera es tener una fuente CC (corriente constante), hay varios circuitos publicados en EE.
Las fuentes CC lineales no son soluciones eficientes, por lo que para los LED de potencia media a alta se debe utilizar un controlador CC basado en conmutadores.
Si una resistencia o una fuente de CC activa un LED, el voltaje directo aparecerá automáticamente de acuerdo con el diagrama IV inherente del LED, por lo que a nadie le importa mucho qué es.
Además, con 20-30 mA y alrededor de 3,3 V, la disipación de calor de este LED será de unos 100 mW, lo que provocará un aumento sustancial de la temperatura del dado dada la pequeña carcasa de plástico y la ausencia de una vía de transferencia de calor. Los LED IV tienen una dependencia sustancial de la temperatura del dado, y el Vf cambiará en otros 0.2V.
Simplemente no puede controlar el Vf, y la variación de fabricación en Vf es en gran medida un parámetro "principalmente para la información".
Creo que te estás confundiendo un poco porque los LED son dispositivos que funcionan con corriente. Hasta cierto punto, el voltaje directo 'típico' se encuentra en una corriente de accionamiento segura típica, mientras que el voltaje directo máximo podría ser la corriente pulsada máxima que el LED puede manejar, pero no tener una vida útil prolongada.
Compro LED blancos puros de alta eficiencia redondos de 5 mm que emiten 1 vatio de luz mientras consumen aproximadamente 1/9 de vatio de potencia. El voltaje directo es de 2,9, que es el voltaje de encendido mínimo, hasta un máximo de 3,5 voltios.
Sé que necesito al menos 2.9 voltios para atenuarlos y limitar o corregir la corriente dependiendo de cuánto tiempo quiero que dure en comparación con el brillo. El fabricante establece que 20 mA continuos o 30 mA pulsados al 10 % del ciclo de trabajo son valores típicos de corriente máxima .
Entonces, en última instancia, tiene una fuente de voltaje lo suficientemente alta como para encender el LED por completo, pero limita la corriente usando un sumidero o abrazadera de corriente o una resistencia fija conectada a una fuente de voltaje fijo. Ejecuto el mío a 15 a 16 mA en bloques de 25, así que necesito una fuente de 75 voltios solo para encenderlos.
Pero mi fuente es de 1/2 onda de 120 V CA, por lo que mi fuente es de aproximadamente 85 voltios. Unos pocos K ohmios de resistencias limitan la corriente a un valor seguro de 15 a 16 mA. La versión futura puede incluir un sumidero de corriente para bloquear la corriente del LED incluso si el voltaje de la fuente fluctúa. Lea el comentario de @laptop y enlace a algunos sumideros y abrazaderas de corriente útiles.
Es importante comprender que el voltaje directo típico debe combinarse con una corriente de excitación segura, generalmente 2/3 del valor máximo nominal, para que el LED se enfríe y tenga una vida útil prolongada. Si lo ejecuta en modo pulsado, tome 2/3 del límite máximo de corriente pulsada como un buen valor seguro.
A los LED no les importa el voltaje de la fuente siempre que esté por encima de su voltaje nominal mínimo. Les importa mucho la corriente de accionamiento de esta fuente de voltaje. Trate de no confundir voltaje y corriente.
Los LED, como todos los diodos, zeners y los interruptores de transistores saturados, comienzan desde un umbral "en forma de rodilla" Vt (o Vzt en Zeners) es obvio a partir de los gráficos VI.
Lo que hace que el voltaje aumente por encima de esto depende de qué tan pequeño sea el chip y algunos controles de fabricación.
ESR nom. varía de 1 / Pmax a 0,25 / Pmax para los mejores LED de mayor potencia típ.
Por lo tanto, un LED de 5 mm y 65 mW = 15 ohmios típico y un LED de 1 W es típico de 1 ohmio, mientras que los LED de 3 W son <1/3 ohmios típicos. mientras que los mejores LED de potencia son 1/4 de eso por diodo.
Para un Vf usando un LED blanco de 5 mm a 20 mA con Vf=Vt(3mA)+ESR*If @25'C
Asumiendo Vt~2.8 @2mA. (voltaje de umbral de inflexión, Vt o ~10 % de la corriente nominal de If.
ESR= (Vf-Vt)/20mA Para Vf = 3.1,3.4
ESR = 15, 30 Ohmios
15 ohmios es el valor nominal esperado de una pieza blanca de 5 mm y 65 mW.
Nunca aceptaría esta pieza con una especificación de 4,2 V, incluso si el proveedor dijera que en realidad era de 30 mA.
ESR =(4,2-2,8)/30mA=47 ohmios o 3 veces el valor nominal de "buena calidad". Esto equivale a un +300 % de tolerancia inaceptable según los estándares actuales. Y muy probablemente otro error en la especificación.
La misma relación potencia inversa a ESR es cierta para los diodos de silicio.
Aquí hay algunos LED 5050 de 1/3 W : las mejores fuentes son pocas pero existen
Si prefieres 100 % papelera individual blanca,
esta es la que vendía y aún me sobra en bolsas de 200 uds.
3.0-3.1V @20mA
30 grados 16,000~20,000 mcd (demasiado brillante para mirar de cerca)
4000'K ~4500'K
(también similar en rojo, amarillo, azul, verde verdadero, aguamarina)
Ale..chenski
Transistor
KH
seva titov
Adrián McCarthy
Adrián McCarthy
Adrián McCarthy