เหตุใดจึงไม่สามารถใช้ตัวต้านทานเดียวสำหรับไฟ LED หลายชุดขนานได้

ทำไมคุณไม่สามารถใช้ตัวต้านทานตัวเดียวสำหรับ LED จำนวนหนึ่งขนานแทนที่จะเป็นตัวละตัว?

สาเหตุหลักเนื่องจากคุณไม่สามารถเชื่อมต่อไดโอดแบบขนานได้อย่างปลอดภัย

ดังนั้นเมื่อเราใช้ตัวต้านทานหนึ่งตัวเราจะมีขีด จำกัด กระแสสำหรับส่วนไดโอดทั้งหมด หลังจากนั้นขึ้นอยู่กับแต่ละไดโอดเพื่อควบคุมกระแสที่ไหลผ่าน

ปัญหาคือไดโอดโลกแห่งความจริงไม่มีลักษณะเหมือนกันดังนั้นจึงมีอันตรายที่ไดโอดหนึ่งจะเริ่มดำเนินการในขณะที่คนอื่นจะไม่

ดังนั้นโดยทั่วไปคุณต้องการสิ่งนี้ ( เปิดในโปรแกรมจำลองวงจรของ Paul Falstad ):

และคุณจะได้รับสิ่งนี้ ( เปิดในวงจรจำลองของ Paul Falstad ):

อย่างที่คุณเห็นในตัวอย่างแรกไดโอดทั้งหมดจะทำการกระแสไฟฟ้าในปริมาณที่เท่ากันและในตัวอย่างที่สองไดโอดตัวหนึ่งจะทำกระแสไฟฟ้าส่วนใหญ่ในขณะที่ไดโอดตัวอื่น ๆ แทบจะไม่ทำอะไรเลย ตัวอย่างนั้นมีการพูดเกินจริงเล็กน้อยเพื่อให้เห็นความแตกต่างได้ชัดเจนขึ้นเล็กน้อย แต่แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าเกิดอะไรขึ้นในโลกแห่งความเป็นจริง

ด้านบนเขียนโดยมีข้อสันนิษฐานว่าคุณจะเลือกตัวต้านทานในลักษณะที่กำหนดกระแสเพื่อให้กระแสเป็นnคูณกระแสที่คุณต้องการในแต่ละไดโอดโดยที่nคือจำนวนของไดโอดและกระแสนั้นใหญ่กว่า ปัจจุบันซึ่งไดโอดเดียวสามารถดำเนินการได้อย่างปลอดภัย สิ่งที่เกิดขึ้นคือไดโอดที่มีแรงดันไฟฟ้าต่ำสุดไปข้างหน้าจะดำเนินการกระแสมากที่สุดและมันจะเสื่อมสภาพเร็วที่สุด หลังจากที่มันตาย (ถ้ามันตายเป็นวงจรเปิด) ไดโอดที่มีแรงดันไปข้างหน้าต่ำสุดถัดไปจะนำกระแสส่วนใหญ่และจะตายเร็วกว่าไดโอดแรกและต่อ ๆ ไปจนกว่าคุณจะไดโอดหมด

กรณีหนึ่งที่ฉันสามารถนึกได้ว่าคุณสามารถใช้ตัวต้านทานที่จ่ายกำลังไดโอดหลายตัวได้หรือไม่ถ้ากระแสสูงสุดที่ผ่านตัวต้านทานมีขนาดเล็กพอที่ไดโอดตัวเดียวจะทำงานกับกระแสเต็มได้ วิธีนี้ไดโอดจะไม่ตาย แต่ฉันเองก็ยังไม่ได้ทดลองด้วยดังนั้นฉันจึงไม่สามารถแสดงความคิดเห็นได้ว่ามันเป็นความคิดที่ดีเพียงใด

ตกลงลองคำนวณดู

แบบจำลองที่เรียบง่ายสำหรับ LED เป็นแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าคงที่แบบอนุกรมที่มีตัวต้านทานขนาดเล็ก มาเลือกLED นี้จาก Kingbright

ความลาดชันเป็น 20mA / 100mV ดังนั้นความต้านทานภายใน 5 \แรงดันไฟ LED ที่อยู่ภายในคือ 1.9V สมมติว่าไฟ LED ต้องการ 20mA และแหล่งจ่ายไฟของเราคือ 5V$\Omega$

จากนั้นแรงดันไฟ LED คือ 1.9V + 5 20mA = 2V ตัวต้านทานซีรีย์เดี่ยวของเรา$\Omega$ $\cdot$

$R = \dfrac{5V - 2V}{2 \cdot 20mA} = 75 \Omega$\

นั่นคือถ้าไฟ LED ทั้งสองเท่ากัน ตอนนี้สมมติว่ามีความคลาดเคลื่อนเล็กน้อยระหว่าง LED และ 1.9V สำหรับ LED ที่สองเป็นจริง 1.92V เพียงแค่ความแตกต่าง 1%

ตอนนี้ยังไม่ชัดเจนว่าแรงดันข้าม LED จะเป็นเท่าไหร่ ลองค้นหาและเรียกนั้น มีกระแสเดียวผ่านตัวต้านทาน75 : $V_L$$I_R$$\Omega$

$I_R = \dfrac{5V - V_L}{75 \Omega}$

ปัจจุบันผ่าน LED แรก:

$I_1 = \dfrac{V_L - 1.9V}{5 \Omega}$

และเช่นเดียวกันสำหรับ LED 2:

$I_2 = \dfrac{V_L - 1.92V}{5 \Omega}$

ตอนนี้ดังนั้น $I_R = I_1 + I_2$

$\dfrac{5V - V_L}{75 \Omega} = \dfrac{V_L - 1.9V}{5 \Omega} + \dfrac{V_L - 1.92V}{5 \Omega}$

จากนี้เราพบว่า = 2.01 V. จากนั้นเติมค่านี้ในสมการข้างบนสำหรับกระแส LED ที่เราพบ$V_L$

I 2 = 17.94 m $I_1 = 21.94 mA$และ$I_2 = 17.94 mA$

ข้อสรุป

เพียงความแตกต่างที่เล็กที่สุดในแรงดันไฟ LED (1%) ส่งผลให้เกิดความแตกต่าง 18% ในกระแสไฟ LED ความแตกต่าง IRL อาจมีขนาดใหญ่กว่าและอาจมีความแตกต่างที่มองเห็นได้ ผลกระทบจะยิ่งแย่ลงสำหรับความต้านทานภายในที่ลดลง

ดูคำตอบโดยละเอียดล่าสุดของฉันที่นี่

กระแสจะถูกแบ่งออกเป็นสองเท่าไม่เท่ากันเพื่อกระจายในลักษณะ LED

ผู้ที่ดึงมากกว่าส่วนแบ่งของพวกเขาจะได้รับความร้อนแรงและดึงดูดมากกว่า

ผู้ที่วาดน้อยกว่าส่วนแบ่งของพวกเขาจะได้รับความเย็นและวาดน้อยลง

หากคุณพูดว่า 10 LED และคุณเชื่อมต่อพวกเขาในแบบคู่ขนานและขับพวกเขาด้วย LED เดียวที่เกี่ยวกับการจัดอันดับในปัจจุบันสำหรับทั้ง 10 แล้ว:

• ด้วย LED ที่มีต้นทุนต่ำโดยทั่วไป Vf / หากการจับคู่ไม่ดีพอที่ LED Vf ต่ำสุดอาจวาด 2 หรือ 3 หรือ 4 เท่าของกระแสไฟที่กำหนด

• ไฟ LED ปัจจุบันที่อยู่เหนือจะตายอย่างรวดเร็ว

• ขณะนี้มี 9 LEDS ที่จะแบ่งปันกระแสเพียงพอสำหรับ 10 กระแสเฉลี่ยคือ 110% Vf LED ที่ต่ำที่สุดจะถูกโอเวอร์โหลดอีกครั้งและล้มเหลว แต่ครั้งนี้มันจะเกิดขึ้นเร็วขึ้นเนื่องจากมีกระแสไฟมากขึ้นต่อ LED

• ถัดไป ... :-) - ปฏิกิริยาลูกโซ่

ดูไฟฉายเอเชียแบบหลาย LED ราคาถูกทั่วไป
สังเกต LED ที่สว่างที่สุด ใช้งานไฟฉายสักพักแล้วสังเกตอีกครั้ง
หลังจากนั้นไม่นานไฟ LED ที่สว่างที่สุดจะหรี่หรือตาย
สังเกตไฟ LED ที่สว่างที่สุด ...

• ฉันพูดว่า "เอเชียราคาถูก" เนื่องจากคบเพลิงหลาย LED ส่วนใหญ่เป็นของจีนและส่วนใหญ่มีราคาต่ำเพื่อให้ราคาของพวกเขายากที่จะเอาชนะ พวกเขาส่วนใหญ่สร้างเพื่อ "สิ่งที่ตลาดจะแบก" และตลาดจะแบกขยะ ไฟ LED จากประเทศอื่นที่มีไฟ LED หลายดวงหรือ ไฟที่ผลิตในประเทศจีนมีราคาที่เหมาะสมและเป็นที่นิยมน้อยกว่า มีเหตุผลสำหรับค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม

LED เป็นชุด (2 กลุ่ม)
ไดรฟ์ปัจจุบันคงที่
ค่าใช้จ่ายมากขึ้น

มันจะใช้ได้ถ้า LED ทุกตัวมีคุณสมบัติเหมือนกัน น่าเสียดายที่ไม่เป็นเช่นนั้น และพวกเขาจะมีกระแสต่าง ๆ ไหลผ่านพวกเขา ไฟ LED หลายดวงในซีรีย์สามารถมีตัวต้านทาน จำกัด กระแสเดียวได้แน่นอน

TLDR;

หากตัวต้านทาน จำกัด กระแสไฟฟ้าไว้ที่ 15 มิลลิแอมป์เมื่อ LED แต่ละตัวเปิดใช้งานในปัจจุบันจะถูกแชร์และลดจำนวนลงซึ่งหมายความว่าพวกมันจะหรี่ลงเมื่อเปิดมากขึ้น

อย่างนี้ไม่เป็นความจริงอย่างสมบูรณ์

ฉันมักจะใช้เขียงหั่นขนมที่มีไฟ LED 8 ดวงสำหรับการดีบักแบบฝังตัว ข้อแตกต่างคือในขณะที่ฉันมีไฟ LED ทั้งหมด 8 ดวงเชื่อมต่อกับกราวด์ผ่านตัวต้านทานเพียงตัวเดียว (มันเร็วกว่าที่จะกระแทก PCB ด้วยวิธีนี้) กระแสที่ได้มาจากพินไมโครคอนโทรลเลอร์แยกต่างหาก ขึ้นอยู่กับสิ่งที่คุณหมายถึงโดย 'ขนาน' ฉันเดา!