Preguntas sobre LED en un circuito [duplicado]

Leí declaraciones como 'Un LED tiene una caída de voltaje fija independientemente de la corriente que lo atraviesa', pero mirando los siguientes ejemplos (usando números arbitrarios), ¿alguien puede confirmar que los siguientes son verdaderos/correctos?

  1. Si tuviera una batería de 12V, una resistencia de 500 Ohm y un LED con un voltaje directo de 2V, la corriente en el circuito sería de 20mA ((12 – 2)/500). La curva de corriente-voltaje de un LED muestra que un pequeño aumento en la corriente equivaldría a un pequeño aumento en el voltaje de reenvío, por lo que, por ejemplo, si quisiera que la corriente fuera de 40 mA, ¿el LED tendría un pequeño aumento en la caída de voltaje?

  2. Si tuviera una batería de 3V, sin resistencia y un LED con un voltaje de reenvío de 2V, ¿qué sucede? KVL establece que la caída de voltaje total del circuito debe ser igual a la fuente de alimentación. Entonces, en términos simples, ¿la batería simplemente bombea tanta corriente hasta que el LED envía 3V, y la corriente del circuito es lo que dice la curva de corriente-voltaje del LED a 3V?

  3. Si ambos de los anteriores son ciertos, entonces la afirmación sobre los LED que tienen una caída de voltaje fija, ¿es más correcto decir que un LED tiene una caída de voltaje aproximadamente fija cuando lo atraviesa una cantidad similar de corriente?

  4. …y finalmente, y esto puede que nunca suceda o incluso sea posible, por ejemplo, una batería de 20 V y solo un LED, además de que el LED se desintegre, ¿sería posible que la fuente de alimentación no pudiera suministrar suficiente corriente para que el El LED puede llegar a una caída de voltaje de 20V, y por lo tanto rompiendo KVL, ¿qué sucede en esa situación?

Soy bastante nuevo en esto, y no busco una explicación demasiado técnica, sino solo una confirmación de las preguntas anteriores, y si están equivocadas, una explicación simple de por qué.

Gracias.

Hola @stefandz, esa fue mi pregunta que hice hace unos días. Entonces sé que mencionó algunas de las cosas que están en esta pregunta, pero las agregué y me preguntaba si alguien podría revisar cada punto y asegurarse de que mi comprensión sea correcta. Gracias.
Se requieren preguntas de diseño específicas únicas.
"romper KVL" eso es bastante difícil. Las leyes de Kirchhoff son las ecuaciones fundamentales de la teoría de circuitos y son una aproximación de las ecuaciones de Maxwell, la base de todo electromagnetismo. La única manera de que se rompan las leyes de Kirchhoff es cuando trabaja fuera de los supuestos detrás de ellas, es decir, el circuito es mucho más pequeño que la longitud de onda de la señal. En CC la longitud de onda es virtualmente infinita, por lo que a nivel macroscópico KVL en CC siempre es válido (a nivel microscópico, o más precisamente, a nivel de mecánica cuántica es otra historia).
Puede modelar un diodo con mayor precisión que con solo una caída de voltaje fija. Sin embargo, para el trabajo de diseño, debe tener en cuenta el hecho de que cada diodo individual es en realidad ligeramente diferente, por lo que el uso de un modelo más detallado no suele mejorar su diseño de manera significativa.

Respuestas (1)

  1. Sí

  2. No, en la práctica esto no sucederá porque la batería de 3V no es una fuente de voltaje ideal. Tiene una impedancia de fuente no ideal, a veces denominada resistencia interna, que podemos modelar con una resistencia. Por ejemplo, un CR2032 tiene una resistencia interna de alrededor de 15 ohmios y un voltaje directo de alrededor de 3V. Si conecta un LED de 2 V a esto, esperaría alrededor de (3-2)/15 = 66 mA de corriente directa. Según la química de la batería y las dimensiones físicas, esta resistencia interna podría ser mayor o menor. Puede leer más sobre la resistencia interna aquí .

  3. En realidad, no: si está pasando suficiente corriente a través de un LED para cambiar significativamente su voltaje directo (es decir, de 2 V a 3 V, un aumento del 50 %), es casi seguro que habrá liberado su humo mágico.

  4. Si la fuente de alimentación no puede suministrar la corriente requerida, esto se debe a una de dos cosas. Podría ser la situación de resistencia interna descrita anteriormente, donde el resto del voltaje se descarga a través de la fuente de resistencia no ideal del suministro. Alternativamente, podría deberse a un circuito limitador de corriente activo dentro del suministro que reduce dinámicamente el voltaje de salida de su salida para mantener una corriente de salida máxima. ¡El segundo régimen es en realidad la base de los circuitos de control de corriente constante que se usan comúnmente para controlar dispositivos de modo de corriente como los LED!

Gracias de nuevo @stefandz, aprecio mucho responder a todos esos. Con respecto al punto 3, está bien, ¿tal vez no sea un aumento del 50% sino pequeñas diferencias con pequeños cambios en la corriente? Con respecto al punto 2, aún no sé mucho sobre esto y leeré más más adelante, pero rápidamente, en su ejemplo con la batería de 3V y un LED con una caída de 2V a 20mA, la corriente sería de alrededor de 66mA y el LED tendría un poco Caída de tensión superior a 2V. Si luego usara una batería con 5 V y una resistencia interna de 25 ohmios (la inventé), la corriente sería (5-2)/25 = 120 mA y la caída de voltaje del LED sería un poco más alta.
Sí, pero a 120 mA está comenzando a superar la clasificación máxima absoluta de un LED normal (nuevamente, esto es específico de LED) y es probable que entre en un desbocamiento térmico donde la caída de voltaje comienza a disminuir con el aumento de temperatura (contradictorio, pero eso es porque el LED es un dispositivo semiconductor y le está dando a los portadores de carga una mayor movilidad), obtiene un mayor consumo de corriente y esto se escapa hasta que el LED explota. Sabes, dado tu interés, si yo fuera tú, compraría una bolsa de resistencias, una bolsa de LED baratos, una fuente de alimentación y probarías algunos de estos escenarios por ti mismo :)
Podría hacer eso :) Una última cosa que olvidé preguntar con respecto a su ejemplo con la batería de 3V y el LED de 2V. El LED seguirá teniendo una caída de voltaje de alrededor de 2 V a 66 mA, ¿la batería de 3 V ahora solo empuja con un voltaje de alrededor de 2 V, por lo que KVL está roto?
Seré honesto contigo: KVL nunca se rompe hasta que estás en territorio RF, como lo menciona @LorenzoDorati en un comentario anterior. La batería de 3V ya no es una batería de 3V en esta etapa: es una batería de 3V con una resistencia interna (dentro de su carcasa) que cae 1V, de modo que en su salida solo obtiene 2V. Es decir, hay 3V adentro, 1V caído internamente y 2V disponibles externamente.
Brillante, gracias por la rápida respuesta como siempre, ¡mucho agradecimiento!
Lo siento, estoy siendo muy, muy exigente aquí, solo quiero confirmar algo. En el circuito con una batería de 3 V y un LED de 2 V, si el LED tiene una clasificación de 2 V a 20 mA, entonces técnicamente a 66 mA, el LED tendrá una caída de voltaje minúscula. cantidad superior a 2 V, y la batería tendrá un poco más de voltaje disponible externamente (la misma cantidad que el LED está cayendo)? Por favor, hijo, no sienta que tiene que escribir una respuesta larga, ¡ha hecho más que suficiente!
Sí, pero esta es una cantidad tan pequeña que es insignificante en comparación con los efectos de la temperatura y la variación de un dispositivo a otro. No lo consideraría en mis cálculos de diseño, calcularía, construiría y mediría (pero solo para asegurarme de que estaba dentro de la tolerancia que me había fijado, probablemente el 10% para los LED).
Hola de nuevo, solo una pregunta rápida, no sé si puedes recordar pero aquí dijiste que cuando usamos una resistencia ignoramos la resistencia interna debido a que es muy pequeña. Con solo mirar el ejemplo que dio anteriormente del CR2032 que tiene 15 ohmios de resistencia, ¿todavía ignoraría esta cantidad incluso si estuviera usando una resistencia en el circuito, parece mucho? Si fueran unos pocos miliohmios, lo entendería, pero 15 ohmios parece mucho para ignorar. Gracias.
Depende de cuál sea la resistencia que protege los LED. ¿Son 15 ohmios, no los ignores? Si son 150, en parte vale la pena, y a 1k entonces no te molestes en absoluto. También recuerde que los CR2032 no están clasificados para una corriente de descarga muy alta, así que no exceda eso.
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