Manera fácil de averiguar el Vf de un LED para elegir una resistencia adecuada

Me preguntaba cuál es la forma más fácil de calcular el voltaje directo de un LED usando herramientas de medición. Sé que podemos suponer que los LED rojos están alrededor de 1,8 V - 2,2 V, y que tenemos información similar para otros colores de LED, pero me preguntaba si hay una manera de averiguarlo sin asumir eso.

Compré varios LED que no tienen una hoja de datos con sus especificaciones, así que como ejercicio me gustaría anotar esa información. (Estoy aprendiendo)

La mayoría de las respuestas que veo comienzan conectando el LED en serie a una resistencia, pero quiero asegurarme de que la resistencia esté bien antes de conectarla.

Esto es demasiado vago y parece que estás complicando todo demasiado. ¿Qué quieres decir con "correcto"? Si tiene una corriente particular que desea pasar a través del LED, puede usar una fuente de alimentación con salida de corriente regulada o construir un circuito de sumidero de corriente simple. Conéctelo, mida Vf con un VOM. Puedes medir Si, también, si quieres. Solo asegúrese de que la caída de voltaje del amperímetro no esté incluida en la medición de voltaje. Después de conocer Vf en su If deseado, debería poder calcular fácilmente un valor de resistencia apropiado.
También es posible que mi comprensión sea incorrecta, así que siéntase libre de señalar errores conceptuales en mi pregunta. Mi duda es: me gustaría saber el Vf de un LED antes de conectarlo a una resistencia. La razón es que soy un novato y me gustaría evitar hacer suposiciones al respecto. Medir primero -> calcular -> implementar.
Siempre debe estar seguro de una pequeña corriente, por lo que puede comenzar con una resistencia que sabe que será demasiado grande, luego pruebe con resistencias cada vez más pequeñas (por lo tanto, más y más corriente). Deténgase cuando esté satisfecho con lo brillante que es.
El circuito LED del artículo de Wikipedia tiene una buena explicación sobre los diversos cálculos y consideraciones necesarias para los circuitos LED simples.
La forma en que los probé en el pasado fue elegir una resistencia basada en el Vf más bajo que esperaría, luego encenderla y medir la corriente real. Como conoce Vin, I y R, ahora puede calcular Vf. R = (Vin - Vf)/I => Vf = Vin - R/I. O, como ya se mencionó, use el modo de prueba de diodos del multímetro. También puede comprar (en forma de kit ensamblado o de bricolaje) un probador de piezas universal que puede identificar y medir características importantes de varios componentes (busque el proyecto de verificador de transistores LCR ESR de $ 20). Herramienta muy útil para comprobar salvados y/o piezas sin ficha técnica.

Respuestas (6)

Estoy de acuerdo con algunos de los otros aquí... te estás esforzando demasiado.

Como han mencionado otros, la caída directa de un LED varía con su corriente de polarización, pero para casi todas las aplicaciones en las que se involucrará un aficionado, esto no es algo por lo que deba pasar mucho tiempo preocupándose.

Casi todos los multímetros portátiles tienen una configuración de diodo. Le indicará el voltaje directo de un diodo en el nivel de polarización de prueba del medidor (generalmente unos pocos mA). Esto lo pondrá en el estadio correcto muy rápidamente.

Determinación de la caída hacia adelante del LED (manera fácil)

  1. Configure el medidor en la configuración del diodo (es decir , el n . ° 14 en esta imagen).

esta imagen

  1. Conecte el LED a los cables del medidor, verificando la polaridad correcta
  2. El medidor indicará una caída directa (generalmente 1V-3V para la mayoría de los LED). Tenga en cuenta que el LED puede brillar.

Ahora que tiene la caída de voltaje directo del LED, puede calcular cuánto voltaje tendrá que caer todo lo demás en la "cadena". Para circuitos muy simples, puede ser solo una resistencia limitadora. Para circuitos más complejos puede ser un transistor bipolar o de efecto de campo, o incluso algo más esotérico. De cualquier manera: el voltaje a través de un circuito en serie se distribuirá a través de todos los elementos del circuito. Supongamos un circuito muy simple con un LED rojo, una resistencia y el suministro.

Si el medidor indicó 1,2 V Vf para el LED, sabrá que su resistencia tendrá que bajar 5 V - 1,2 V o 3,8 V. Suponiendo que desea alrededor de 10 mA a través del LED, ahora es una simple cuestión de aplicar la ley de Ohm. Sabemos que en un circuito en serie la corriente a través de todos los elementos debe ser idéntica, por lo que 10 mA a través de la resistencia significa 10 mA a través del LED. Asi que:

R = V / I
R = 3.8V / 10mA
R = 380 ohms

Si conecta su LED a su suministro de 5V con una resistencia de 380 ohmios en serie, encontrará que el LED brilla intensamente como pretendía. Ahora, ¿puede su resistencia manejar la disipación de energía? Vamos a ver:

P = V * I
P = 3.8V * 10mA
P = 38mW

38mW está bien dentro de la especificación de disipación para cualquier resistencia de 1/4 o 1/8W. En términos generales, desea mantenerse muy por debajo de la potencia nominal de un dispositivo a menos que sepa lo que está haciendo. ¡Es importante darse cuenta de que una resistencia que tiene una clasificación de 1/4 W no necesariamente estará fría al tacto cuando se disipa 1/4 W!

¿Qué pasaría si quisiera manejar ese mismo LED con un suministro de 24V? La ley de Ohm al rescate de nuevo:

R = V / I
R = (24V - 1.2V) / 10mA
R = 22.8V / 10mA
R = 2280 ohms (let's use 2.4k since it's a standard E24 stock value):

Y una verificación de potencia (usando una ecuación de potencia alternativa solo para cambiar las cosas):

P = V^2 / R
P = 22.8V * 22.8V / 2400 ohms
P = 217mW

Ahora notará que al aumentar el voltaje aplicado, aumentamos el voltaje a través de la resistencia y eso, a su vez, hace que la potencia total disipada por la resistencia aumente considerablemente. Si bien 217 mW está técnicamente por debajo de los 250 mW que puede manejar una resistencia de un cuarto de vatio, se pondrá CALIENTE . Sugeriría pasar a una resistencia de 1/2W. (Mi regla general para las resistencias es mantener su disipación por debajo de la mitad de su clasificación, a menos que las esté enfriando activamente o tenga necesidades específicas establecidas en la especificación).

Respuesta sublime, excepto que la caída de CE en la saturación en un transistor no necesita ser (y a menudo no es) 1.4V, de lo contrario, todo se explica y resuelve perfectamente.
Sí, de ahí el "más o menos" :-) Gracias por los comentarios, haré algunas ediciones para aclarar las cosas.
Quería enviarte un mensaje, pero parece que no puedo encontrar la manera, ni iniciar un chat, así que lo haré aquí de todos modos (he estado fuera demasiado tiempo antes de hace una semana). Consulte la figura 4: fairchildsemi.com/datasheets/BC/BC547.pdf a 20 mA es solo ~0,06. Y esa es una serie BC500 de mierda. Entonces, eso es solo muy aproximadamente 1.4. ;-)
Gracias por la respuesta detallada. Algunas dudas adicionales que tengo: 1. Mi multímetro tiene los símbolos 11 y 14 en la misma posición (diodo en la parte superior del símbolo similar a un altavoz). ¿Puedo asumir con seguridad que esa es la posición correcta del diodo? 2. Tengo la sensación de que, dado que la gente me dice que me estoy esforzando demasiado, algo que estoy haciendo es intrínsecamente incorrecto, ¿no debería tratar de averiguar el Vf primero? ¡Gracias!
@Asmyldof He editado mi respuesta para eliminar la especificación Vce potencialmente engañosa. Tienes toda la razón, depende MUCHO de otros factores.
@diegoreymendez Sí, mi medidor también los tiene a ambos en la misma configuración. Por lo general, habrá otro botón para seleccionar entre modos en la misma posición del interruptor de selección. Consulte el manual de su medidor para conocer los detalles de su medidor.
@akohlsmith: usaré transistores, pero todavía no. Voy a abrir una nueva pregunta para eso.
@diegoreymendez tienes razón, quieres saber cuál es el Vf para conducirlo correctamente, pero lo que todos decimos aquí es que una "regla general" muy aproximada es apropiada para este tipo de aplicación. Muchos novatos se ven atrapados en ser muy precisos cuando no se necesita más que un poco de precisión. Cuando debe ser preciso y cuando puede ser general, viene con experiencia y, por lo general, también con partes destruidas. :-)
Mi multímetro está devolviendo 1690 para LED rojos. ¿Supongo que esto es 1.69V? La parte rara es que devuelve un "1" perfecto para los LED verdes, azules y amarillos aunque se enciendan.
@diegoreymendez: Aparentemente, su medidor tiene una lectura máxima de 1.99 voltios en el modo de prueba de diodos, por lo que no puede indicar el Vf si es más alto que eso. Tendrá que usar uno de los métodos mencionados en otras respuestas para los LED de mayor voltaje.
Tal vez no sea parte de la pregunta original, pero ¿cómo descubro la corriente nominal de los LED? Asumió 10 mA, pero esto puede ser subóptimo. ¿Hay alguna manera de evaluar la corriente perfecta también sin una hoja de datos?
@ Ned64 sin una hoja de datos, está reducido a experimentar. Un medidor de luz y una resistencia variable le darán una curva que muestra la corriente de entrada frente a la salida de luz. Será un poco más complejo que esto, pero en realidad no existe la "corriente perfecta": todos los componentes variarán con PVT. Elija un valor que funcione para el caso del 80 % (que en realidad es probablemente el 99 %) y ejecútelo.
@akohlsmith Muchas gracias, lástima que no sea tan fácil. Tengo un panel LED sin controlador y no sé qué controlador de corriente constante comprar.
@ Ned64 ¿Es importante tener un controlador de corriente constante? ¿Varía mucho el voltaje de suministro (varios voltios) o es absolutamente necesario que el LED tenga un brillo específico que no varíe? De lo contrario, calcule 20 mA, calcule la resistencia y colóquela. Modifique según sea necesario.
@akohlsmith Es un panel de 600 mm x 600 mm de 576 piezas 3014 SMD LED en alguna configuración desconocida. Pensé que la forma estándar de encenderlo sería un controlador de corriente constante, como el que uso para mis luces COB. Probé un controlador de 300 mA, lo que resultó en una caída de voltaje de 34 V. El panel claramente necesita más, pero no sé cómo averiguarlo sin dañar el panel (por ejemplo, combinándolo con un controlador de voltaje/corriente demasiado alto).
@ Ned64 ahh, veo que es un poco diferente. :-) y sí, algo así sería un muy buen candidato para un controlador de corriente constante. Es posible que desee echar un vistazo a los controladores de retroiluminación para LCD y demás; por lo general, tienen largas cadenas de LED blancos y controladores de corriente constante que pueden alcanzar voltajes más altos.
@akohlsmith (lo siento, no puedo chatear, no hay suficientes puntos) Tal vez pueda intentar variar la corriente en el laboratorio de un amigo (con su fuente de alimentación), pero ¿dónde parar? ¿Existe quizás un límite de voltaje sobre un solo LED (blanco) que pueda tener en cuenta?
@ Ned64 Creo que valdría la pena publicar una nueva pregunta con su escenario específico. Incluya fotos del panel y díganos lo que ha probado y pregunte cómo conducir esta cosa. Incluya un enlace a esta pregunta ya que está relacionada pero no es exactamente lo mismo.
@akohlsmith Gracias de nuevo, tengo: electronics.stackexchange.com/questions/173968/…

Si tiene una fuente de alimentación con límite de corriente ajustable (como esta ), entonces se vuelve muy fácil.

  1. Establezca el voltaje de salida en alrededor de 5 V y marque el límite de corriente hasta el final.
  2. Conecte el diodo directamente a la fuente de alimentación, sin resistencia. ¡No te preocupes! ¡Ya has limitado la corriente!
  3. Marque la corriente hasta que alcance su objetivo (por ejemplo, 20 mA).

La fuente de alimentación limita la corriente a través del LED al límite marcado. La pantalla de voltaje le mostrará qué voltaje se requiere para empujar tanta corriente. ¡Ese es su voltaje directo!

Eso no parece rápido ni fácil, pero funcionará. Para mí, rápido y fácil es usar la configuración de caída de diodo de mi medidor y medir el LED. :-)
@akohlsmith ¡Eso es verdad! ¡Deberías poner eso en una respuesta! Encuentro que mi medidor solo da una estimación aproximada, ya que el Vf puede ser considerablemente diferente a 1-2mA que a 20mA...
No hay necesidad de acortar la salida, simplemente baje el límite de corriente a cero, conecte el LED a través del suministro, luego ajuste la corriente para el LED deseado y lea el voltaje de salida del suministro. Eso será Vf.
@EMFields Ja, ¡he estado haciendo ese paso adicional durante años! Mi agradecimiento a usted Editaré la respuesta...
Cuando dice "corriente de LED deseada", me parece que primero debería decidir la corriente que usaré y luego calcular el voltaje. ¿Es eso correcto? ¿Ese valor proviene también de las especificaciones? - en este momento no tengo especificaciones para mis LED
@diegoreymendez Sí, el motivo de la resistencia en serie es limitar la corriente que fluye a través del LED. Su LED "estándar", llamado "5 mm" o "T 1-3/4", generalmente puede manejar 20 mA. Algunos LED de montaje en superficie solo pueden manejar unos pocos mA, mientras que un LED de 3 W puede manejar un amplificador completo (¡a Vf = 3 V!). Cuanto más corriente, más brillante es la iluminación. Por lo general, encuentro que 5 mA es suficiente para un LED de 5 mm, aunque puede tomar 20 mA. Depende de su aplicación.

Los LED más comunes pueden manejar al menos 20 mA, por lo que si selecciona un valor de resistencia que pase 20 mA cuando se conecte directamente a su fuente de alimentación, el LED no se dañará cuando se conecte en serie con esa resistencia. Luego, simplemente mida el voltaje a través del LED para obtener el voltaje directo del LED. El voltaje del LED variará ligeramente con la corriente, pero la corriente que finalmente elija usar no es crítica en absoluto.

En general, asumo que los LED rojos, amarillos y verdes comunes son de aproximadamente 2 voltios, y apunto a una corriente de aproximadamente 10 mA (aunque recientemente tuve algunos LED verdes extremadamente eficientes en los que tuve que reducir la corriente a menos de 1 mA para obtener el brillo deseado (¿oscuridad?)). ¡No hay necesidad real de volverse extremadamente científico al respecto!

De hecho, recientemente probé un par de carretes de una fábrica china y los LED de color rojo oscuro, verde esmeralda, aguamarina y naranja eran tan brillantes que en las placas de prueba normales para indicar señales lógicas utilizo 0.05 mA para evitar la ceguera en el caso. de un byte completo 1 a la vez.

Para ampliar la respuesta de Peter Bennett: tome su LED, agregue una resistencia de 1k y aplique 12 voltios (asegurándose de obtener la polaridad correcta). Ahora mida el voltaje a través del LED. Esto le dará Vf a unos 10 mA. Si desea conocer Vf a 20 mA, utilice una resistencia de 500 ohmios. Si quiere saber Vf a 1 mA, use un 10k. Ninguno de estos números es súper preciso, pero conocer Vf con precisión no es una idea útil en general. Como mínimo, Vf variará con la temperatura, por lo que obsesionarse con eso no lo llevará a ninguna parte.

No entiende cómo funciona un LED en el sentido de que Vf no es el voltaje que coloca en un LED para que funcione, es el voltaje que aparece (cae) en un LED cuando se fuerza la corriente a través de él.

Si observa una hoja de datos adecuada, verá Vf (mín.), Vf y Vf (máx.) especificados para una corriente en particular, y lo que eso significa es que si fuerza la corriente especificada a través del LED, puede esperar Vf caer en cualquier lugar entre Vf (min) y Vf (max), siendo Vf el valor típico.

Entonces, la respuesta a tu pregunta es:

ingrese la descripción de la imagen aquí

La fuente de alimentación es cualquier fuente de voltaje variable, R proporciona un lastre para el LED, lo que disminuye su sensibilidad a las variaciones de la fuente de alimentación.

Eso evitará que el LED libere su humo mágico si inadvertidamente aumenta demasiado el suministro, y su valor [R] no es crítico, dentro de lo razonable.

Por ejemplo, si usa una resistencia de 1000 ohmios y está tratando de pasar 20 mA a través del LED, esos 20 mA también tienen que pasar por R, por lo que R caerá:

 E = IR = 0.02 A × 1000 Ω = 20 voltios,

y necesitará algo de espacio libre además de eso para el LED.

"A" es un amperímetro que se usa para medir la corriente a través del LED y "V" es un voltímetro que se usa para medir el voltaje a través del LED.

En uso, lo que haría sería iniciar el suministro a cero voltios y luego aumentarlo hasta que el amperímetro lea 20 miliamperios, luego el voltaje que se muestra en el voltímetro sería Vf para ese diodo en particular a esa corriente y ambiente en particular. temperatura.

Volviendo a su pregunta, la forma de determinar qué valor de resistencia en serie es "correcto" para su LED es primero determinar su Vf en la corriente directa deseada (If) y luego usar la ley de Ohm para determinar el valor de la resistencia, Me gusta esto:

R =  V s − V F yo F

Suponiendo, entonces, que Vs (la tensión de alimentación) es de 12 voltios, que Vf es de 2 voltios y que If es de 20 mA, tendremos

R =  12 V − 2 V 0.02 A = 500 ohmios

Entonces, para determinar la potencia que disipará la resistencia, podemos escribir:

Pd = (Vs - Vf) × Si   =   10V × 0.02A = 0,2 vatios

510 ohmios es el valor E24 (+/-5%) más cercano que mantendrá a If en el lado conservador de 20 mA, y una resistencia de 1/4 de vatio debería estar bien.

Sopa de pato, ¿eh? ;)

Sin embargo, va en ambos sentidos. Si tuviera una fuente de voltaje perfecta con V = el Vf del LED con alguna corriente, y nada más, el LED pasaría esa corriente. Por supuesto, la mala noticia es que si está un poco por encima (suministro imperfecto, deriva debido a la temperatura, etc.) su corriente podría ser significativamente más alta y apagar el LED, por lo que no es una buena manera de regular las cosas en la práctica.

Construya una fuente de corriente constante porque los suministros de banco comunes no bajarán tanto. Esto podría ser un circuito fácil de 1 o dos transistores. Es fácil porque no necesita ser exacto. Una corriente sensata sería la corriente con la que tiene la intención de conducir el led. Ahora su DVM le dará la medida de voltios directos y no quemará ningún LED.

Manera fácil de averiguar el Vf de un LED para elegir una resistencia adecuada
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