การบัญชีสำหรับความต้านทานไฟ LED

18

ฉันทำแล็บเรียบง่าย (ฉันเป็นงานอดิเรก EE) เพื่อเสริมสร้างกฎคณิตศาสตร์ของโอห์มและเรียนรู้เล็ก ๆ น้อย ๆ เกี่ยวกับวิธีการวัดที่เหมาะสมด้วยมัลติมิเตอร์

ฉันมีวงจรง่าย ๆ ที่มีตัวต้านทาน 2.2k ohm เชื่อมต่อเป็นอนุกรมพร้อมไฟ LED ทุกอย่างทำงานได้ดีจนถึงจุดที่ฉันไปเพื่อคำนวณแรงดันตกคร่อมตัวต้านทานและ LED

การคำนวณครั้งแรกของฉันมีเพียงตัวต้านทาน 2.2k ohm เท่านั้น ดังนั้นฉันจึงได้แรงดันเต็มที่ตกคร่อมตัวต้านทาน อย่างไรก็ตามเมื่อฉันวัดวงจรของจริงฉันพบว่าผลที่ได้เกือบครึ่งหนึ่งของแรงดันไฟฟ้าเข้าซึ่งจะบ่งบอกถึงฉัน

คณิตศาสตร์ของฉันผิด
มีความต้านทานเหลือไว้สำหรับ

สิ่งเดียวที่เหลือสำหรับบัญชีคือ LED วิธีที่ดีที่สุดในการพิจารณาความต้านทานของ LED อย่างง่ายคืออะไร? ฉันพยายามทำสิ่งที่ฉันทำกับตัวต้านทาน (ใช้นิ้วของฉันค้างไว้) แต่ฉันไม่ได้อ่านอย่างถูกต้อง มีเทคนิคที่ฉันขาดหายไปที่นี่หรือไม่?

led resistors ohms-law

— คนอิสระ
แหล่งที่มา

4

ไฟ LED ไม่เป็นไปตามกฎของโอห์มแรงดันไฟฟ้าตกอยู่ใกล้กับค่าคงที่มากกว่าความสัมพันธ์เชิงเส้นกับกระแส มัลติมิเตอร์ของคุณอาจมีโหมดสำหรับวัดแรงดันไดโอด

— microtherion

32

LED ไม่ได้เป็นแบบจำลองที่ดีที่สุดในฐานะตัวต้านทานบริสุทธิ์ ดังที่ระบุไว้ในคำตอบอื่น ๆ LED จริงมีความต้านทาน แต่บ่อยครั้งที่ไม่ใช่ความกังวลหลักเมื่อสร้างแบบจำลองไดโอด กราฟความสัมพันธ์ของกระแส / แรงดันไฟ LED ของ LED:

ไดโอด

ขณะนี้พฤติกรรมนี้ค่อนข้างยากที่จะคำนวณด้วยมือ (โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับวงจรที่ซับซ้อน) แต่มี "การประมาณค่า" ที่ดีซึ่งจะแยกไดโอดออกเป็น 3 โหมดการทำงานแยก:

หากแรงดันไฟฟ้าข้ามไดโอดมีค่ามากกว่าVdไดโอดจะทำงานเหมือนแรงดันไฟฟ้าคงที่ลดลง (นั่นคือจะช่วยให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านในการรักษาV = Vd)
หากแรงดันไฟฟ้ามีค่าน้อยกว่าVdแต่มากกว่าแรงดันไฟฟ้าเบรกVbrดาวน์ไดโอดจะไม่ทำงาน
หากแรงดันไบอัสย้อนกลับสูงกว่าแรงดันพังทลายVbrลงไดโอดก็จะเริ่มทำงานอีกครั้งและจะช่วยให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านV = Vbrได้

ดังนั้นสมมติว่าเรามีวงจร:

แผนผัง

^{จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab}

VS > Vdครั้งแรกที่เรากำลังจะไปคิดว่า ซึ่งหมายความว่าแรงดันในมีRVR = VS - Vd

ด้วยกฎของโอห์มเราสามารถบอกได้ว่ากระแสที่ไหลผ่าน R (และดังนั้น D) คือ:

I = \frac{V_{R}}{R}

$\begin{equation} I = \frac{V_R}{R} \end{equation}$

มาเสียบตัวเลขกันบอกว่าVS = 5VR = 2.2k, Vd=2V(LED สีแดงทั่วไป)

V_{R} = 5 V - 2 V = 3 V I = \frac{3 V}{2.2 k Ω} = 1.36 m A

$\begin{equation} V_R = 5V - 2V = 3V\\ I = \frac{3V}{2.2k\Omega} = 1.36 mA \end{equation}$

ตกลงเกิดอะไรขึ้นถ้าVS = 1VR = 2.2kและVd = 2V?

เวลานี้VS < Vdและไดโอดไม่ได้ทำ มีปัจจุบันที่ไหลผ่านเป็นดังนั้นR VR = 0Vนั่นหมายถึงVD = VS = 1V(ที่นี่VDคือแรงดันไฟฟ้าจริงที่ข้ามD, โดยที่ - Vdคือแรงดันอิ่มตัวของไดโอด)

— helloworld922
แหล่งที่มา

+1 สิ่งพื้นฐาน แต่คำอธิบายที่ดีมากสำหรับผู้เริ่มต้น

— Rev1.0

1

คุณหมายถึงอะไรโดย "V of d" และ "V of s" ฉันไม่พบจุดในโพสต์ของคุณที่คุณระบุความหมายของสคริปต์ย่อยอย่างชัดเจน ขอขอบคุณ.

— Iam Pyre

Vd= Dแรงดันตกคร่อมไดโอด Vsคือแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่าย (มีข้อความกำกับอยู่ในแผนภาพวงจร)

— helloworld922

20

ตรงกันข้ามกับบางส่วนของคำตอบอื่น ๆ ไฟ LED จะมีความต้านทาน มันเล็ก แต่ไม่สำคัญ ความต้านทานเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอที่จะอธิบายลักษณะพฤติกรรมของพวกเขา แต่จะบอกว่าไฟ LED มีไม่มีความต้านทานเป็นความเรียบง่ายที่ถูกต้องเพียงบางครั้ง

ตัวอย่างเช่นดูกราฟนี้จากแผ่นข้อมูลสำหรับLTL-307EEซึ่งฉันเลือกโดยไม่มีเหตุผลอื่นนอกจากเป็นไดโอดเริ่มต้นใน CircuitLab และ LED ตัวบ่งชี้ทั่วไปสวย:

ไปข้างหน้าปัจจุบันเทียบกับแรงดันไฟฟ้า

ดูว่าเส้นตรงนั้นเป็นอย่างไรและไม่ใช่แนวตั้งที่สูงกว่า 5mA นั่นเป็นเพราะความต้านทานภายในของ LED นี่คือผลรวมของความต้านทานของผู้นำ, สายบอนด์และซิลิกอน

$I$ $V_D$

ผม = {ผม}_{S} ({อี}^{V_{D} / (n V_{T})} - 1)

$I=I_S\left(e^{V_D/(nV_T)}-1\right)$

$I$ $V_D$ $V_T=25.85\cdot10^{-3}$ $n=1$ $i_s = 10^{-33}$

พิจารณาความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันและกระแสสำหรับตัวต้านทานซึ่งกำหนดโดยกฎของโอห์ม :

ผม = \frac{V}{R}

$I = \frac{V}{R}$

$0V, 0A$ $R$

นี่คือกราฟที่มีตัวต้านทานไดโอด "อุดมคติ" ตามสมการ Schockley diode และไม่มีการต้านทานและเป็นแบบจำลองที่เหมือนจริงมากขึ้นของ LED ที่มีความต้านทาน:

กราฟแรงดันไฟฟ้า

$> 5mA$ $(1.8V, 5mA)$ $(2.4V, 50mA)$

\frac{2.4 V - 1.8 V}{50 m A - 5 m A} = \frac{0.6 V}{45 m A} = 13 Ω

$\frac{2.4V - 1.8V}{50mA-5mA} = \frac{0.6V}{45mA} = 13\Omega$

$13\Omega$

แน่นอนคุณต้องรวมแรงดันตกด้านหน้าของ LED ในการคำนวณของคุณซึ่งรับผิดชอบในการเลื่อนไปทางขวาระหว่างตัวต้านทานและเส้นLED จริง แต่คนอื่นทำได้ดีมากในการอธิบายเรื่องนี้

$13\Omega$ $1000\Omega$

— Phil Frost
แหล่งที่มา

คุณรู้เรื่องของคุณ! Grats กราฟที่ดีแสดงถึงตัวต้านทาน (สีแดง) + แรงดันไฟฟ้าตก = (เหมาะ) ไดโอด (สีเขียว)

— e-motiv

8

โดยทั่วไปแล้วไดโอดจะไม่มีความต้านทาน (นอกเหนือจากจำนวนเล็กน้อยจากตัวนำภายในบรรจุภัณฑ์) พวกเขาทำ แต่มีแรงดันตกคร่อมพวกเขาจำนวนซึ่งขึ้นอยู่กับวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้ในการก่อสร้าง สำหรับ LED ทั่วไปแรงดันไฟฟ้าตกนี้คือ ~ 1.5V แรงดันไฟฟ้าตกเกี่ยวข้องกับช่องว่างของแถบในสารกึ่งตัวนำ (ความแตกต่างของพลังงานระหว่างสถานะอิเล็กตรอนที่ถูกผูกไว้สูงสุดกับ "วงนำ") แรงดันไฟฟ้าตกนี้จะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและกระแสเล็กน้อย แต่ไม่มีนัยสำคัญสำหรับแอพพลิเคชั่น LED ที่เรียบง่าย

เพื่อแสดงให้เห็นว่านี่คือเส้นโค้ง IV สำหรับไดโอดทั่วไปโปรดทราบว่ากระแสไฟฟ้าเชิงเส้นเพิ่มขึ้นหลังจากถึงเกณฑ์แรงดันไฟฟ้าที่แน่นอน โปรดทราบว่าไม่เหมือนกับตัวต้านทานเส้นโค้ง IV นั้นไม่ใช่แบบเส้นตรง

ถูกขโมยไปอย่างไร้ยางอายจากวิกิพีเดีย

หากคุณเชื่อมต่อไดโอดโดยตรงกับแบตเตอรี่โดยไม่มีตัวต้านทานกระแสในไดโอดจะถูกกำหนดโดยความต้านทาน (เล็กมาก) ในการเดินสายและความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ดังนั้นกระแสในไดโอดจะมีขนาดใหญ่และมัน จะ (น่าจะ) ไหม้เพราะไดโอดด้วยตัวเองไม่มีความต้านทาน แต่ดำเนินการในปัจจุบัน

เพื่อที่จะตอบคำถามของคุณในการคำนวณกระแสที่ไหลผ่านไดโอดนั้นคุณจะต้องตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่าย, ลบแรงดันไดโอดที่ลดลงและใช้แรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่านี้ใหม่เพื่อคำนวณกระแสโดยใช้ตัวต้านทาน จำกัด

— crasic
แหล่งที่มา

ฉันเห็นว่าน่าสนใจ ฉันจะไปเอง ขอขอบคุณ. ดังนั้นเนื่องจากแรงดันตกคร่อมมีค่าคงที่มากหรือน้อยฉันจึงลบมันออกทันทีจากแรงดันไฟฟ้า? แค่พยายามให้เหตุผลตรงๆในหัวของฉัน

— ฟรีแมน

@ ฟรีแมน: ใช่ ดูที่แผ่นข้อมูลเพื่อตรวจสอบแรงดันไปข้างหน้าเล็กน้อยของไดโอดของคุณ

— Rev1.0

1

ฉันเป็นผู้เริ่มต้นและไม่มีแจ็คเกี่ยวกับไดโอด สำหรับการคำนวณกระแสที่ไหลผ่านไดโอดนั้นคุณจำเป็นต้องตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่าย, ลบแรงดันไฟฟ้าที่ลดลงของไดโอด, และใช้แรงดันไฟฟ้าต่ำใหม่นี้เพื่อคำนวณกระแสไฟฟ้าที่ใช้กลอุบายสำหรับฉัน

— KohányiRóbert

0

LED มีแรงดันไฟฟ้าตกในตัว (เนื่องจากลักษณะของ LED) คุณสามารถดูข้อมูลจำเพาะของ LED ที่คุณซื้อเพื่อดูการตก สีของไฟ LED มักจะมีผลต่อแรงดันตกคร่อม

สำหรับคำอธิบายโดยละเอียดเพิ่มเติม:

https://en.wikipedia.org/wiki/LED_circuit

— เอพิสโค
แหล่งที่มา