ทำไมไฟ LED ถึงสว่างขึ้น

ฉันมีไฟ LED ซึ่งระบุแรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้าปกติของ 3.5V และแรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้าสูงสุด 3.9V

ฉันใช้ 3.3V กับตัวต้านทาน 300 Ohm เป็นอนุกรม ทำไมมันถึงสว่างขึ้น?

ฉันสงสัยว่าฉันสามารถเลือก LED นี้เป็นตัวเลือกที่เชื่อถือได้สำหรับการออกแบบของฉันหรือไม่

ความคิดของฉัน:

แผ่นข้อมูล LED มีเส้นโค้งของแรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้าเทียบกับกระแส (ฉันยังสับสนว่าทำไมพวกเขาใส่กระแสกระแสไฟฟ้าบนแกน Y แทน X เนื่องจากกระแสนั้นเป็นสิ่งที่แตกต่างกันที่นี่) อย่างไรก็ตามกราฟแสดงการลดลงของแรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้าในกระแสที่เล็กลง บางทีนี่อาจเป็นคำอธิบาย?

นี่คือแผ่นข้อมูล PDF ที่สามารถดาวน์โหลดได้สำหรับ LED นี้ (มันเป็น LED สามสีและในคำถามนี้ฉันหมายถึงรายละเอียดของสีน้ำเงินและสีเขียว)

คุณถูกต้อง - แรงดันไปข้างหน้าขึ้นอยู่กับกระแสไปข้างหน้า

แรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้าที่คุณเห็นในตารางค่าทั่วไปสำหรับกระแส 20mA ซึ่งสูงเกินไปเมื่อใช้ทั้ง 3 สีในเวลาเดียวกัน (เชิงอรรถสองในตารางการจัดอันดับสัมบูรณ์ในหน้า 3 - 15mA คือค่าสูงสุดในนั้น กรณี).

เมื่อคุณดูแผนภาพ 2 ในแผ่นข้อมูลคุณสามารถดูความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้าและกระแสไฟฟ้าไปข้างหน้า สิ่งที่คุณเห็นคือที่นี่สำหรับแรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้า 3.3 โวลต์สามารถคาดการณ์ได้ถึงกระแส 20mA ด้วย 3V มันจะเป็น 8mA ค่าตัวต้านทานที่สูงขึ้นไม่ทำให้สิ่งนี้น่าเชื่อถือมากขึ้น แต่ก็ทำให้ LED เข้มขึ้น คุณต้องการให้ตัวต้านทานมีขนาดเล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

ตัวต้านทานควรมีขนาดใหญ่พอที่จะลดแรงดันไปข้างหน้าประมาณ 3.1V ด้วยกระแส 15mA - นี่จะหมายถึงค่าประมาณ 13.3 โอห์ม (หนึ่งสำหรับ LED สีแดงจะต้องมีขนาดใหญ่กว่า)

ไม่ว่าจะเป็น LED นี้สามารถใช้งานได้สำหรับคุณขึ้นอยู่กับความสว่างที่คุณต้องการ หากคุณไม่ต้องการให้แสงสว่างเต็มที่ (หรือคุณใช้เวอร์ชันที่มีความเข้มสูงกว่าดูหน้า 4) มันจะใช้งานได้ ถ้าคุณต้องการให้แน่ใจว่าคุณสามารถใช้ความเข้มเต็มคุณต้องใช้อีกอย่าง แลงพูดถูก - การแปรผันระหว่างแบตช์อาจหมายความว่าบางอันสว่างกว่าชุดอื่น ๆ เพื่อให้แน่ใจว่าความสว่างสม่ำเสมอคุณจะต้องควบคุมกระแสไฟที่ไหลผ่าน LED

"Typical" ในแผ่นข้อมูลไม่ได้มีความหมายอะไรเลย ตัวเลขเหล่านี้ส่วนใหญ่เป็นตัวเลขทางการตลาดและผู้ค้ามักจะพยายามทำให้ตัวเองดูดี

รายละเอียดขั้นต่ำและสูงสุดเป็นสิ่งสำคัญ มันไม่น่าแปลกใจว่า LED ที่มักจะมี 3.6 V ข้ามมันในปัจจุบันการดำเนินงานอย่างเต็มรูปแบบจะสว่างขึ้นบ้างที่ 3.3 โวลต์ในปัจจุบันอาจจะเป็นมากน้อยกว่าปัจจุบันเต็ม แต่ไฟ LED บางจึงสดใสที่พวกเขายังคงมองเห็นได้อย่างง่ายดายบน บัลลังก์ของคุณที่เสี้ยวหนึ่งของกระแสสูงสุด

ไม่ LED รุ่นนี้จะไม่สว่างอย่างน่าเชื่อถือจาก 3.3 โวลต์ คุณพบสิ่งที่ทำและ 1,000 รายการถัดไปที่คุณอาจได้รับ แต่ 10,000 รายการถัดไปหลังจากนั้นอาจสลัวเกินไป เว้นแต่แผ่นข้อมูลจำเพาะจะบอกคุณอย่างชัดเจนถึงสิ่งที่คุณได้รับที่ 3.3 V คุณต้องถือว่าไม่มีการรับประกัน ในความเป็นจริงคุณอาจได้รับแสงที่ 3.3 V แต่ปริมาณของแสงนั้นอาจแตกต่างกันอย่างกว้างขวางจากส่วนหนึ่งไปยังอีกส่วนหนึ่ง

ไฟ LED ไม่ใช่ไดโอดในอุดมคติดังนั้นจุด "เปิด" (Vf) จึงไม่ได้เป็นการเปลี่ยนแปลงที่คมชัดอย่างสมบูรณ์แบบ ถ้าเราดูเส้นโค้ง IV สำหรับ LED ทั่วไปเราจะเห็นสิ่งนี้:

Vf มักใช้ที่ 20mA (เอกสารข้อมูลบางอย่างจะให้ VFS สองเท่าที่กระแสต่างกัน)

จากนี้เราจะเห็นได้ว่ามันยากที่จะควบคุม LED โดยการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าข้ามมันดังนั้นเพื่อการควบคุมที่ดีที่สุดจึงจำเป็นต้องใช้ไดรเวอร์กระแสคงที่ คุณสามารถซื้อไอซีจำนวนมากที่อุทิศให้กับงานนี้หรือคุณสามารถหมุนแหล่งข้อมูลของคุณเอง
ด้วยไดรเวอร์ปัจจุบันคงที่หาก LEDs Vf แตกต่างกันไป (กระบวนการอุณหภูมิ ฯลฯ ) แล้วไดรเวอร์จะชดเชยค่าคงที่ในปัจจุบันดังนั้นนี่คือวิธีการทำสิ่งต่าง ๆ หากคุณต้องการให้กระแสไฟฟ้าเป็นจริงโดยไม่คำนึงถึงความแปรปรวนของชิ้นส่วน (หมายเหตุ ความสว่างที่ XmA อาจแตกต่างกันไป

ขับ LED ที่มีแรงดันด้านบนด้านล่างหรือด้านบน / ด้านล่างของแรงดันขาออกของคุณ

มีไดรเวอร์ LED ประเภทต่าง ๆ - บางตัวเป็นเพียงตัว จำกัด กระแสคงที่พื้นฐานและบางตัวใช้โทโพโลยีบูสต์ (หรือเจ้าชู้) หรือปั๊มชาร์จเพื่อให้ช่วงความสอดคล้องที่กว้างขึ้นสำหรับกระแสคงที่

ไดรเวอร์ปัจจุบันคงง่าย ๆ :

ไดรเวอร์ปัจจุบันคงที่ง่ายจะสูญเสียการควบคุมเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าเข้าใกล้แรงดันไฟฟ้าของอุปทาน (เนื่องจากการปล่อยข้ามองค์ประกอบ จำกัด ) ซึ่งจะได้รับในแผ่นข้อมูล (ดูค่าใช้จ่ายที่ต่ำที่สุดในแผ่นข้อมูลชิ้นส่วนนี้หน้า 10)

เพิ่มไดรเวอร์ LED

ไดร์เวอร์ LED ที่ใช้โทโพโลยีบูสต์ (เช่นเดียวกับตัวควบคุมการสลับ แต่ตั้งค่าสำหรับกระแสคงที่มากกว่าแรงดันไฟฟ้า) จะยังคงให้กระแสคงที่ แต่มันจะเพิ่มแรงดันไฟฟ้าให้สูงกว่าช่วงอุปทานเพื่อให้สามารถขับขี่ LED ในชุด แรงดันไฟฟ้าข้างต้น:

SEPIC, Buck-Boost, Cuk ไดรเวอร์ LED

โอเคแล้วกรณีที่แรงดันไฟฟ้าขาเข้าของคุณแตกต่างกันไปด้านบนและด้านล่างแรงดันเอาต์พุต? กรณีทั่วไปอาจเกิดขึ้นเมื่อใช้แบตเตอรี่ Li-Ion ซึ่งสามารถเปลี่ยนแปลงได้มากกว่า ~ 4.3V - ~ 2.7V และจำเป็นต้องมีเอาต์พุต 3V เพื่อดันกระแสที่ต้องการผ่านทาง LED
ในกรณีนี้เราใช้ไดรเวอร์ SEPIC, buck-boost หรือ Cuk ทุกคนสามารถทำสิ่งเดียวกันที่นี่ แต่มีโทโพโลยีที่แตกต่างกัน (ทำไมคุณถึงเลือกที่อื่นมากกว่านี้คือการอ่านเพิ่มเติมที่คุณอาจต้องทำ - มีหนังสือ / แอพมากมายที่นั่น ... )

อย่างไรก็ตามนี่คือตัวอย่างของวงจร SEPIC โดยใช้LM3410 :

และนี่คือตารางของประสิทธิภาพที่แรงดันไฟฟ้าอินพุตด้านบนและด้านล่างของแรงดันไฟฟ้าขาออกคุณสามารถดูกฎระเบียบของกระแสไฟ LED ที่ยังคงอยู่อย่างสมบูรณ์:

(ฉันสับสนเช่นกันว่าทำไมพวกเขาวางกระแสกระแสสลับบนแกน Y แทน X เนื่องจากกระแสนั้นคือสิ่งที่จะแตกต่างกันที่นี่)

ฉันบอกว่าไดโอดนั้นกำลังดำเนินการขึ้นอยู่กับแรงดันตกคร่อมตามพิน นั่นเป็นสาเหตุที่กระแสที่สามารถไหลมีความสัมพันธ์โดยตรงกับแรงดันตกคร่อมไดโอด (หรือ LED) นั่นคือเหตุผลที่แรงดันไฟฟ้าเป็น X และกระแสคือแกน Y