¿Fórmula correcta para la resistencia limitadora de corriente LED?

Estoy tratando de averiguar qué valor de resistencia usar en un circuito LED. La ecuación que usaría para hacer esto es:

R = V C C − V F yo F

Parece lógico y tiene mucho sentido. Las respuestas a la pregunta ¿Cómo calculo el valor de la resistencia para un circuito LED simple? confirma esto también.

Tengo los siguientes leds:

  • V F = 3.3 V
  • yo F t y pag = 20 metro A

Usando una fuente de alimentación de 5V:

  • V C C = 5 V

Reemplazando estos en la ecuación anterior da:

R = V C C − V F yo F = 5 V − 3.3 V 20 metro A = 85 Ω

Todo bien hasta ahora.

Sin embargo, si uso la calculadora en http://led.linear1.org/1led.wiz , me da 100Ω . Si uso la aplicación ElectroDroid en mi teléfono, eso me da 85Ω .

Entonces, asumo que la calculadora linear1 está usando un método diferente para calcular este valor de resistencia; ¿Hay alguna manera mejor de hacer esto?

Hola, ¿puede decir qué significan Vf e If (solo curiosidad: P)
@ Sean87: Son voltaje directo (Vf) y corriente directa (If) del LED.

Respuestas (2)

Su cálculo es correcto. linear1 redondea al siguiente valor E12 , que resulta ser 100 Ω . El valor E12 más cercano habría sido 82 Ω , y eso seguiría siendo seguro, porque, aunque la corriente sea mayor, la diferencia será pequeña, dentro del 10 % de tolerancia de la serie E12.

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Los puristas pueden decir que estoy tomando atajos aquí. Russell tiene una respuesta larga sobre la iteración de la solución, y otros se quejan (¡oye, sin ofender!) acerca de que redondear es más seguro. Mi respuesta pretende ser pragmática ; ningún ingeniero de diseño profesional puede permitirse gastar 15 minutos para calcular la resistencia de un LED de color clásico. Si permanece muy por debajo de la corriente máxima permitida, tendrá suficiente margen para permitir un poco de redondeo, y el valor redondeado no se notará en el brillo. De todos modos, para la mayoría de los LED, el brillo percibido no aumenta mucho por encima de un valor típico de 20 mA.

¡Ay! tiene sentido, gracias. Sí, 82Ω parece lo suficientemente cerca, a 20,7 mA.
Puedes comprobar el redondeo. Si elige 21mA, la resistencia debe ser 81 Ω , y linear1 muestra 82 Ω , nuevamente el siguiente valor E12.
Solo un apéndice rápido (probablemente obvio): es mejor redondear sus resistencias cuando trabaje con LED, ya que eso los reducirá en lugar de sobrecargarlos, con suerte haciendo que duren más. Aunque 0.7mA no debería hacer ninguna diferencia, y la variación en Vf probablemente modificará la corriente en aproximadamente lo mismo...
@Al: esa es sin duda la razón por la que lo redondearon. Pero si no lo calcula a la corriente máxima (lo que nunca debería hacer de todos modos), no hay ningún daño en tener 21 mA en lugar de 20 mA.
Pragmatismo... suspiro... echo de menos trabajar con gente pragmática. Los tipos de ingeniería intelectual tienden a volverse TOC en cosas que son completamente inútiles a expensas de las cosas realmente importantes, como los horarios (y las pausas para el almuerzo y los fines de semana con familiares/amigos)...
@Madmanguruman - ...tomando una copa con amigos en una terraza del centro en una tarde soleada. De hecho, ¡tienes que equilibrar absolutamente tus prioridades !
@stevenvh Afortunadamente, no me llaman tanto como antes por esfuerzos extraordinarios (¡tal vez soy inmune a los viajes de culpa y las amenazas en este momento de mi carrera!)
Ifmax es 100 mA, por lo que no me preocupa demasiado ese mA adicional.
@Jeremy: 100 mA es bastante alto, probablemente sea la calificación máxima absoluta (AMR). Nunca debe operar continuamente bajo AMR. Como dice, es Máximo absoluto , lo que significa daño casi garantizado si excede eso. Pero como dije, la mayoría de los LED no tienen mucha ganancia en brillo por encima de 20 mA, de todos modos.

Su fórmula es correcta, PERO para hacerlo correctamente, debe iterar el resultado (o usar un método gráfico simple de línea de carga, consulte al final).
Esto se debe a que la caída de voltaje directo del LED no es lineal con la corriente (o la corriente no es lineal con la caída de voltaje directo). En muchos casos, este efecto no es significativo, pero en algunos casos puede dar lugar a resultados con un error de 2:1 o más .

Donde hay mucho voltaje de "margen" para la resistencia en serie, la diferencia entre Vcc y Vf, es probable que el resultado original sea lo suficientemente cercano para corregirlo como para que no importe. Pero si el margen de tensión es pequeño con respecto a Vf, los cambios en el LED Vf con la corriente cambiarán el margen que cambiará la corriente que cambiará Vf que... . Esto realmente sucede en situaciones del mundo real.

Para los LED blancos, Vf suele estar en el rango de 2,9 V a 4 V con valores más típicos de 3,3 a 3,8 V hasta hace poco y, por ejemplo, de 3,0 a 3,3 V en los LED más modernos de mayor eficiencia. En aplicaciones de producción serias, Vf estará disponible en "contenedores", por lo que se puede garantizar dentro de aproximadamente +/- 0,1 V a una corriente determinada. En las ventas minoristas, puede obtener muestras de cada contenedor y Vf puede ser, por ejemplo, 3,3 V para un LED y 3,6 V para otro nominalmente idéntico.

Si se opera desde 5 V, el margen de maniobra será de 1,7 V y 1,4 V, respectivamente, para una variación de corriente de aproximadamente (1,7-1,4)/1,7 =~18 %. Agregue a eso ligeros cambios en Vf con corriente como la anterior y variaciones del 20% en If pueden resultar entre LED "idénticos". En la mayoría de los casos, esto no supondrá la menor diferencia práctica. La salida de luz es aproximadamente proporcional a la corriente: el 20% de variación en la salida de luz no es detectable a simple vista por todos, excepto por los espectadores más hábiles o experimentados.

Si se trata de un LED de potencia de, digamos, 5 vatios, la diferencia en la disipación del LED puede ser de 1 vatio y esto PUEDE marcar una diferencia en las temperaturas de funcionamiento y la vida útil.

Todo lo cual lleva al consejo de que, en aplicaciones "serias", los LED deben ser alimentados desde una fuente de corriente constante si le importa la corriente de funcionamiento real. En funciones de "indicador" o aplicaciones de iluminación de bajo nivel, esto puede no importar. En aplicaciones de alta potencia o donde la vida útil de los LED es importante, la unidad de corriente constante es esencial.

SH comentó correctamente:

El método clásico no iterativo sería tomar la curva característica del LED y dibujar una línea de carga a través de ella para que intersecte la curva en el punto de operación que el usuario desea. La pendiente te dice la resistencia. La gente hacía esto todo el tiempo en la era de los tubos de vacío cuando no había calculadoras de bolsillo.

Este es un método rápido y fácil que produce el mismo resultado final. Wikipedia

ingrese la descripción de la imagen aquí

Tutorial de línea de carga simple y útil aquí

En su mayoría imágenes relacionadas, cada una enlaza con una página web aquí

Si bien teóricamente tiene toda la razón, no conozco a ningún ingeniero que pierda su tiempo iterando un LED clásico (por cierto, el método gráfico es más rápido). Las diferencias en apariencia son simplemente demasiado pequeñas. (Y siempre que no opere el LED a su corriente máxima, lo que nunca debería hacer de todos modos)
@Russel: ¿Qué es esto de "Ref: TMBJ" al final de sus últimas respuestas? El diccionario de siglas dice que es They Might Be Jedi o Thermoplastic Minerva Body Jacket. Si es una firma, pertenece a tu perfil. También puede editar su nombre de usuario si desea que se muestre en todas sus respuestas.
@Kevin: supongo que "Esto podría ser (J) útil" :-). En un comentario a esta respuesta , expliqué por qué se eliminaría, como aparentemente lo hizo Kortuk.
jubiloso? Supongo que es un error tipográfico fácil...
Ahora conoce a un ingeniero que itera las corrientes de LED cuando es una buena idea hacerlo. Si NECESITA iterar, tiene muy poco espacio para la seguridad, pero si tiene muy poco espacio para la seguridad, necesita iterar. No hay razón para no operar un LED a su máxima corriente NOMINAL si satisface una necesidad y si se diseña correctamente. Tengo alrededor de 2 millones de LED "allá afuera" que están diseñados correctamente :-) (y con corriente constante).
Ah, el imbécil fantasma de la votación negativa ha aparecido casi un año después del evento.
Voy a usar conjuntos de resistencias de 220 ohmios para mi proyecto de LED. 220 ohmios fue un compromiso entre el brillo y la limitación de la corriente al LED. Aplicación de 5 voltios. Entonces... ¿tengo razón? (no soy ingeniero)
@TimSpriggs ¿De qué color son los LED? Qué objetivo Vf, qué objetivo actual. Blanco y azul operan con Vf alrededor de 3 - 3.5V, rojo 2V ish, otros intermedios. 5V en Vf = digamos 3.2V y 220 R -> I = (5-3.2)/220 =~ 8 mA. Más bajo que el máximo por lo general. Pero rojo 2V = (5-2)/220 =~ 14 mA. Todavía inferior a los 20 mA máx. permitidos típicos PERO el máx. varía según el tipo. Y si tiene muchos (digamos más de 100), es posible que le importe la corriente máxima, pero si solo tiene unos pocos, generalmente no lo hace. Como guía: Rmin = (Vsupply max - Vfmin)/I_LED_max si estos son 5.2, 1.8, 20 mA Rmin_safe = (5.2-1.8)/0.02 = 170 Ohms. Esto da 20 mA como máximo debajo de lo anterior ...
@TimSpriggs ... declaró las peores condiciones. Si en cambio fuera Vcc_abs_max = 5.2, VF_abs_min = 2.9V, I_LED_max_allowed = 20 mA entonces Rmin = (5.2-2.9)/.020 = 115 Ohms. Agregue un margen para la tolerancia de la resistencia si REALMENTE no desea exceder Imax_LED.
El método clásico no iterativo sería tomar la curva característica del LED y dibujar una línea de carga a través de ella para que intersecte la curva en el punto de operación que el usuario desea. La pendiente te dice la resistencia. La gente hacía esto todo el tiempo en la era de los tubos de vacío cuando no había calculadoras de bolsillo.
@sh- [¡8 años después! :-)] . Sí. Solía ​​vivir en ese mundo :-). Soy mayor. Idealmente, por supuesto, se utiliza un controlador de corriente constante y se ocupa de la temperatura, la distribución de la producción, ... .
@sh- Otros 20 meses después, agregué un comentario sobre el método de línea de carga al final :-). Gracias.
@RussellMcMahon Aunque 20 mA a través de un LED en 2002 parece que debería venir con una advertencia sobre no mirar directamente a la fuente de luz.
@spehro El 2002 me tuvo rascándome la cabeza por un rato :-).
@RussellMcMahon Un error tipográfico, obviamente (?). '
@SpehroPefhany De hecho. Después de un tiempo, pero no fue obvio para mi cerebro durante unos segundos :-). Volví a pensar en el estado de los LED en 2002. Hmm, no es nada brillante. La seguridad de Nichia probó algunos de sus LED para mí alrededor de 2008: el extremo azul del espectro se clasificó como levemente peligroso. (La clasificación se me escapa). Les pregunté sobre problemas de riesgo para los ojos y me sorprendió gratamente que hubieran asignado la tarea a la cola del laboratorio y que me lo notificarían a su debido tiempo. Es posible que hayamos usado cerca de un millón de ellos, pequeños para sus estándares. El todavía impresionante NSPWR70CSS-K1
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