Pitanje:
Korištenje dioda za ograničavanje struje na LED diode
edebill
2009-11-07 10:46:28 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Postavljam attiny2313 za pogon niza LED-a i njihovo treptanje u različitim obrascima. Umjesto da postavljam serijski otpornik u liniju sa svakom LED-om (njima će se upravljati odvojeno, tako da ne mogu raditi trikove poput njihovog međusobnog postavljanja), pitao sam se da li upotrijebiti samo nekoliko dioda za smanjenje napona u desno područje.

Sustav radi na 3.3V (s regulatorom koji će ga održavati prilično konstantnim), a dvije 1N4001 diode će to spustiti na 1.9V - točno u skladu s donjim krajem 1.8 - 2.2V za koje su predviđene ove LED diode. Budući da će diode uvijek htjeti održavati isti pad napona na sebi, ne moram se brinuti hoće li se taj napon promijeniti dok palim ili isključujem LED diode. Ukupno spremam 6 komponenata.

Je li još netko probao nešto slično? Imate li problema koje sam previdio? Shvaćam da će diode morati rasipati punu struju sa svih LED dioda, ali za ovu malu količinu struje koja izgleda da neće predstavljati problem.

(uredi: Stavljam ih diode između zajedničke katode LED-a i mase)

Samo sam pomislio da ću ažurirati i primijetiti da izgleda da sve funkcionira, iako ne onako savršeno kako bih možda želio. Zapravo dostižem trenutnu granicu svog regulatora kad imam odjednom uključeno previše LED-a, što uzrokuje da malo priguše.
Jedanaest odgovori:
#1
+16
Jason S
2009-11-26 12:35:59 UTC
view on stackexchange narkive permalink

pomoću druge diode za "podudaranje" napona izvora s naponom LED-a: NE NE NE NE!

LED je u osnovi sudoper napona: on ne povlači struju sve dok napon na njemu preusmjerava diodni spoj i onda odjednom kad dobijete dovoljno napona struja kroz njega dramatično raste. Izlaz svjetlosti LED-a jako ovisi o količini struje koju kroz njega prolazite: više struje = više izlazne svjetlosti. Pad napona, iako približno konstantan, varira ovisno o temperaturi i od uređaja do uređaja.

U gotovo svim aplikacijama želite postaviti svjetlosnu snagu, a time i struju, na fiksnu vrijednost, neovisno o naponu napajanja varijacije i varijacije pada napona LED-a. To znači da je idealan izvor za LED opterećenje izvor konstantne struje - koji možete implementirati, samo je bolno to učiniti bez nekoliko dodatnih komponenata. U praksi jednostavno koristimo izvor napona (koji se uključuje i isključuje logičkim ulazom ili MOSFET-om ili bipolarnim tranzistorom) i otpornikom za podešavanje struje.

Ključna jednadžba je V napajanje - V LED = I LED * R ili I LED = (V napajanje - V LED ) / R

Izraz s lijeve strane je razlika između napona napajanja i pada napona LED-a. To može varirati ovisno o temperaturi i djelomičnim varijacijama. Ovdje je analiza osjetljivosti prilično jednostavna: ΔI = ΔV / R - promjena struje jednaka je 1 / R puta promjene napona. Ako želite da vaša LED struja bude manje osjetljiva na promjene napona, to znači da bi vrijednost R trebala biti veća ... za određenu nominalnu LED struju (obično između 5mA i 20mA), struja će biti manje osjetljiva na promjene u napona ako je napon izvora veći, a otpor veći.

Ispuštanjem napona napajanja pomoću druge diode radite upravo suprotno: da biste dobili željenu struju, morate smanjiti vrijednost R, što struju opterećenja čini osjetljivijom na promjene napona. A također uvodite još jedan element kruga (ovu novu diodu) koji ima dodatne tolerancije napona, čineći te varijacije napona većima. Dodali biste dodatne komponente koje nemaju svrhu, već da učine izlaznu svjetlost osjetljivijom na promjene napona napajanja, temperaturu i varijacije dijelova.

Jedine druge stvari koje vrijedi razmotriti ovdje su rasipanje snage. Ako imate izvor fiksnog napona (recimo 5 V) i LED ili drugi element kruga koji koristi samo djelić tog napona (recimo 1,2 V), tada je samo djelić snage (1,2 / 5 V = 24% u ovom primjeru) rasprši se u LED-u, a ostatak (76%) rasprši se u nečem drugom što trebate povezati. To vrijedi za bilo koje linearno napajanje (pogledajte dolje komentar o prekidačima). To odlazi u toplinu, koju treba pravilno odvesti, a u većini slučajeva najjeftiniji najlakši način da se određena količina topline odvede kontroliranim načinom je u otporniku. Rade ispravno u višem temperaturnom rasponu (većina dioda / tranzistora radi do oko 150 C), a ponašanje im se manje razlikuje s temperaturom.

Izuzetak od svih ovih razmišljanja je komutacijsko napajanje. Mnogi LED pogonski sklopovi koriste put prebacivača i koriste modulaciju širine impulsa + preklopni tranzistor i prigušnicu kako bi povećali učinkovitost. To omogućuje da se u osnovi sve rasipanje snage dogodi u LED diodi (s malo gubitka u preklopnom MOSFET-u i induktoru). I dalje se prema LED-u ponašate kao prema naponu, iako preklopni tranzistor + prigušnica djeluju kao izvor struje, mijenjajući svoj radni ciklus radi upravljanja svjetlinom LED-a (u visokokvalitetnim vizualnim zaslonima postoji i čip senzora svjetlosti tako da struja se može mijenjati kako bi se kompenziralo starenje LED-a tijekom vremena, tako da bijela svjetlost ne zanosi u boju prema crvenoj ili zelenoj ili plavoj). Preklopni LED upravljački program košta $$, međutim, osim ako vam ne treba učinkovitost, ne bih se mučio.

Dno: pojednostavnite, upotrijebite otpor sam.

Razumijem vašu poantu ovdje, ali pravilno dizajniran, možete koristiti jednu zener diodu umjesto 5 ili 10 otpornika. Oni drže isti napon u izuzetno širokom rasponu struja. otpor vaših žica i polustabilan izvor napajanja savršeno rade. Ovo nije najinteligentniji sustav u usporedbi s komutacijskim sustavom, ali obavlja posao. Možete jeftino pretjerati s naponom na LED-u i uključiti i isključiti PWM i on će izvršiti isti zadatak, ali na daleko manje kontroliran način .
Zener ne mijenja činjenicu da biste vi kontrolirali napon - o kojem ovisi LED dioda, ali s iznimnom osjetljivošću zbog čega je sustav u osnovi nestabilan.
Diode ispuštaju VOLTOVE koje ne ograničavaju (odupru se) STRUJI.
@JohnU: s kime razgovaraš i na što misliš?
@JasonS - Razgovarao sam s Kortukom koji izgleda negira zakone fizike.
+1 za kontrolirani izvor struje.Tehnički je točno da bilo koji praktični izvor struje u konačnici mora kontrolirati svoj izlazni napon, ali osjetnik koji se osjeti je struja i to je ono što će zaštititi uređaj.
#2
+11
icabrindus
2009-11-08 09:11:27 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Moram priznati da ovo nikad nisam probao. Ali serijski otpornik ima važnu ulogu: on je tu da ograniči struju kroz LED. Ako nema otpora, struja će na kraju možda biti ograničena na vrijednost koja je previsoka za LED ili za upravljački tranzistor. Teoretski biste trebali grafički dodati U-I karakteristike dioda i LED diode i na rezultirajućoj karakteristici vidjeti kolika je struja za vašu Vcc vrijednost. Ali glavni je problem što se ova struja ne može pouzdano predvidjeti, jer karakteristike UI kataloga dioda i LED daju tipičnu krivulju, a ta će se krivulja također mijenjati s temperaturom.

Iako može posao, ne bih računao da će to raditi u svakom slučaju. No, možda vam je pomoć na neočekivanom mjestu: IC koji upravlja vašim LED-ima. Ponekad digitalni izlazi imaju unutarnje otpornike ili druge načine za ograničavanje izlazne struje kako bi se izbjeglo njihovo preopterećenje. Stoga provjerite u tehničkim podacima za svoj attiny2313.

Ooooh. Nisam razmišljala o tome kako temperatura mijenja stvari. Nadam se da će biti prilično stabilno za 50-90F, ali ove super jeftine LED diode (ledshoppe.com) nemaju puno specifikacija. Čini se da attiny2313 nema otpornike za izlaznu zaštitu. Možda se vratim otpornicima radi sigurnosti. Diode su, doduše, bile pri ruci na ploči.
#3
+11
davr
2009-11-10 01:57:02 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Žao nam je, ali cijela premisa pitanja neće raditi, jer diode ne ograničavaju struju. Čini se da pomalo brkate napon i struju. Bez otpornika neće biti ništa što bi ograničilo struju. U najboljem slučaju, LED diode će raditi u redu, ali će se istrošiti puno prije zbog prekomjerne struje. U najgorem slučaju, iskočit će LED od previše struje, a u najgorem slučaju spržit će vaš mikrokontroler pokušavajući potopiti ili izvor previše struje.

U osnovi je odgovor da uvijek trebate ograničiti struju pomoću otpornika, osim ako ne upotrebljavate posebnu IC upravljačku jedinicu LED-a koja s vama rukuje (često se naziva "sudoper konstantne struje" ili "izvor konstantne struje").

Već sam ranije koristio IC-ove Allegrove LED upravljačke programe, oni rade prilično dobro. Možete upravljati 16 pojedinačnih LED dioda pomoću samo 3 pina na mikrokontroleru (ili mnogo više ako koristite matriziranje ili multipleksiranje). Razni drugi dobavljači također proizvode IC-ove za vožnju LED-om. Ili to možete učiniti sami koristeći kombinaciju registara pomaka, tranzistora i otpornika.

#4
+6
edebill
2009-11-07 19:49:29 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Čini mi se da je jedno lijepo svojstvo serijskih otpornika da će kad ulazni napon počne popuštati (npr. kad se baterije isprazne) postupno će obračunavati manje ukupnog napona dok struja kroz LED diode pada. To će utjecati na to da LED diode dulje ostanu svjetlije. Diode neće imati tu fleksibilnost.

#5
+3
russ_hensel
2009-11-10 22:38:35 UTC
view on stackexchange narkive permalink

davr ovdje ima najbolji odgovor. Diode u prednjem predrasudu imaju struju koja je vrlo osjetljiva na napon. (i temperatura ...) Dakle, vi ne regulirate napon, vi regulirate struju. Otpor je najjednostavniji (i ne baš energetski učinkovit način za to).

Ne zaboravite na Zener diode!
Zener diode reguliraju napon, a ne struju.
#6
+2
ppvi
2009-11-09 14:49:05 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Tipična maksimalna struja mikrokontrolera je 40mA. Ponekad je ovo ograničeno, a ponekad će ugasiti uc. Zbog toga ponekad LED možete spojiti izravno na uc.

Ako vozite LED, napon nije važan jer je stalan. Pustit će (gotovo) svu struju koju pružite da prođe, sve dok se ne slomi. Zato ga morate nekako ograničiti, a dioda to neće učiniti.

Pod pretpostavkom da ograničavate napajanje na, na primjer, 40 mA, ako za svaki ne koristite otpornik LED, struja će se raspodijeliti, pa ako upalite jednu diodu, ona će biti jako svijetla, a kad uključite 10 LED dioda, bit će deset puta slabije.

Zato svaki LED vodič koji vidite na mreži regulira struju s jednostavnim otpornicima.

tipična maksimalna struja jako varira ovisno o proizvođaču i dizajnu. Znam mnoge uC koji ne mogu proći 4mA ili manje.
#7
+2
wackyvorlon
2009-11-30 04:37:30 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Želio bih dodati prijedlog: izgradite trenutno zrcalo. Problem otpornika je u tome što će se oni uvijek oduprijeti jednakoj količini. Izgubite određenu količinu energije opirući se protoku struje čak i kad LED diode obično ne bi crtale previše. Trenutno zrcalo ili izvor konstantne struje mnogo je učinkovitiji i omogućuje vam odabir određene struje na kojoj će se pokretati.

Nadalje, možete razmotriti upotrebu upravljačkog čipa poput ULN2803, linky: ULN2803

Otkrićete da može podnijeti mnogo više struje od mikrokontrolera i omogućuje vam vožnju prilično velikih tereta.

trenutna zrcala nisu učinkovitija od otpornika. Bilo koji linearni krug kroz koji prolazi određena količina struje i koji ispušta određenu količinu napona ima istu potrošnju energije. Nije važno je li to otpornik ili dioda ili tranzistor ili nešto drugo. Trenutni izvori imaju vrijednost u ovoj situaciji, ali ta vrijednost može kontrolirati LED struju, a ne ništa s učinkovitošću.
Ovdje se moram složiti s Jasonom. Ako želite veću učinkovitost od otpornika (ili nekog drugog kruga koji samo sagorijeva višak napona, poput trenutnog zrcala ili izvora struje pomoću FET-a), trebat će vam nešto poput DC-DC pretvarača ili preklopnog izvora napajanja .
#8
  0
JohnC
2009-11-07 15:23:32 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ako svoj cijeli krug uspijete pokrenuti na prednjem naponu vodioca, nema problema - to će dobro funkcionirati. Zašto ne biste koristili varijabilni regulator i tako smanjili napon umjesto 3.3v i dvije diode? Alternativno biste mogli koristiti diode između zajedničke katode led dioda i uzemljenja - opet nema problema.

Nikad mi nije palo na pamet pokretati krug na prednjem naponu LED-a. Nažalost, minimalni napon naprijed na ovom attiny2313 koji koristim je 2,7 V, tako da ga ne mogu dobiti dovoljno nisko.
Dakle, gdje očekujete postavljanje dioda, pretpostavljam da su povezane sa LED diodama u zajedničkoj anodi ili zajedničkoj konfiguraciji katode - u tom slučaju ćete biti u redu.
Uobičajena katoda, koja zvuči sigurno, ali ono što icabrindus govori o ovisnosti o temperaturi mijenja se kako se stvari ponašaju.
#9
  0
legionlabs
2013-01-22 15:48:33 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Na vašem podatkovnom listu LED-a trebao bi biti grafikon s oznakom poput "LED struja u odnosu na napon". Također bi trebalo postojati nešto poput "Omjer radnog ciklusa u odnosu na dopuštenu struju", što također može pomoći. Ti grafikoni pokazuju razliku između i "idealne" diode i vaše stvarne ... i mi to možemo iskoristiti u svoju korist!

Odabrao sam napon koji daje struju koja je polovica maksimalne vrijednosti. Prekapao sam po diodama sve dok nisam pronašao kombinaciju koja je spustila napon s 5 na 2,8 v, za ovu LED diodu koja je rezultirala izmjerenom strujom od 9,2 mA, manje od polovice maksimalne vrijednosti. Svjetlina je bila normalna. Metoda, iako nije idealna, dobro funkcionira, čak i pri 100% radnom ciklusu.

Ipak morate prilično dobro kontrolirati napon. Promjenjivo napajanje sa stola i ampermetar puno će vam pomoći, iako pokušaji i pogreške također dobro funkcioniraju. Obično bih koristio samo otpornike, ali ih nemam i ne mogu ih kupiti trenutno.

Glavni problem s tim pristupom je da bez obzira na to koliko precizno kontrolirate napon, količina struje koju LED prolazi pri određenom naponu može enormno varirati ovisno o proizvodnoj seriji, temperaturi, mjesečevoj fazi itd. bez obzira je li struja 2mA ili 20mA, odabir napona koji daje 6mA može biti u redu, ali treba biti spreman na mogućnost da LED može proći znatno veću ili manju struju od očekivane.
#10
  0
donald griffey
2014-04-28 22:05:34 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kada se dioda koristi kao kapaljka napona za LED diode, kapacitet diode mogao bi predstavljati problem pri uključivanju i omogućiti vrlo kratku, ali visoku LED struju prije nego što dioda provede. Provjere opsega LED struja pri uključivanju pokazale bi ako se to događa.

#11
-1
Kortuk
2009-11-10 21:17:34 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Uživam u vašoj ideji i mislim da je izvrsna, samo bih malo promijenio hardver.

Ako ste čuli za zener diodu, mislim da je to više ono što traže Oni drže konstantan napon u širokom rasponu struja, a možete ga dobiti za 1,8 V. Zener je dioda koja ima obrnuti napon proboja koji je vrlo kontroliran i ne mijenja primjetnu količinu. Zener diode 5.1V su temperaturno neovisne zbog fizikalnih parametara, ali to može biti i 1.8.

LED diode koje koristite imaju pristojno velik radni raspon, pa bi razlika u vašem napajanju trebala biti ne bi trebao predstavljati veliki problem krugu, što uklanja razlog zbog kojeg ljudi obično koriste otpore kao graničnik snage, ali to često mjerimo kao uređaj za ograničavanje struje i napona.

Ono što brinem zbog toga što previdite je maksimalna struja koju vaš mikrokontroler može proizvesti, ali o tome je riječ u drugim objavama.

Korištenje Zenera za pad napona na radno područje drugog uređaja uobičajena je praksa o kojoj sam čitao i sam se iskoristio Siguran sam da ćete biti zadovoljni rezultatom.

Zener dioda to ne rješava! Ako pogledate U / I-krivulju LED-a, vidjet ćete da - da bi LED radio pod određenom strujom - trebate vrlo precizno kontrolirati napon **. Svako odstupanje napona na LED dovodi do * velike * promjene struje. Stoga vam je puno bolje izravno kontrolirati struju.
Uživam u tome što kažete da bih trebao izravno kontrolirati struju, kao što se može kontrolirati V ili ja, ali znam na što mislite. Moja uobičajena praksa, kao i kod mnogih, je LED upravljački program ili otpornik. Ipak, nema razloga da se ne poigrate sa stanerom. Pogotovo ako vaš generator ima potrebnu vrijednost otpora i snage rasipanja.


Ova pitanja su automatski prevedena s engleskog jezika.Izvorni sadržaj dostupan je na stackexchange-u, što zahvaljujemo na cc by-sa 2.0 licenci pod kojom se distribuira.
Loading...