Consommation électrique des LED en théorie et en réalité

En théorie, si une LED consomme 10 mA, 17 LED parallèles consomment 170 mA, mais en réalité, lorsque je connecte 17 LED parallèles, elles ne consomment que 100 mA et non 170 mA, pourquoi y a-t-il une différence entre la théorie et la réalité?

Vous supposez que chacune de ces LED a des courbes IV parfaitement identiques. Les spécifications indiquées sont des valeurs nominales et typiques, et il y aura des variations.

Une LED peut être de 10 mA à 1,9 VF, mais une autre peut être de 8 ou 12 mA ou différente au même VF. Cela ne tient même pas compte de la luminosité. Deux LED avec la même courbe IV peuvent également être sensiblement différentes en couleur et en luminosité.

Vous devez également tenir compte de la précision ou de l'arrondi de votre approvisionnement. Il ne mesure que le 100e d'un ampli. Pas assez pour une plage de milliampères unique appropriée.

Tenez également compte de la résistance de la planche à pain que vous utilisez. Si vous mesurez la tension aux bornes de la première et de la dernière led, vous remarquerez peut-être une différence.

Vous devez utiliser un bon ampèremètre ou multimètre en mode courant et mesurer individuellement chacune des LED de ce circuit pour voir combien chaque LED consomme réellement.

La résolution de votre multimètre PSU n'est que de 0,01 A (10 mA). Le courant réel peut être compris entre 5 mA et 15 mA pour la seule LED.

Basculez votre multimètre jaune sur la plage mA, connectez les fils aux prises appropriées et câblez le multimètre en série avec la seule LED et obtenez une mesure plus précise.

La mise en parallèle des LED de cette manière n'est pas recommandée. Ceux avec la baisse de tension directe la plus faible absorberont le courant. Soit les connecter en série avec une alimentation limitée en courant ou mettre une résistance en série avec chaque LED pour limiter le courant.

transistor et Passerby ont tous deux parfaitement répondu à la question que vous avez posée, mais permettez-moi d'essayer quelque chose d'un peu plus complet.

Vous semblez avoir un bon nombre de LED, et si vous avez quelques pièces de rechange, essayez cette expérience. Pilotez 1 LED à 1,9 volts. Enregistrez le courant. Augmentez la tension à 2,0. Essayez maintenant 2.1. Vous verrez que le courant augmente très rapidement et je serais surpris si 2,1 volts ne tuent pas la LED. Remplacez maintenant la LED par une résistance de 200 ohms et répétez le test. Cela établit que le courant augmente beaucoup plus rapidement avec une LED qu'avec une résistance une fois que la tension d'activation est atteinte.

Maintenant, voici quelque chose que vous ne savez pas - pour une tension fixe, le courant à travers une LED augmentera à mesure que la température des LED augmente.

Parce qu'il fait plus chaud, son courant augmentera, tout comme sa température. Ce qui, bien sûr, signifie que son courant augmentera encore plus. Vous pouvez voir où cela mène - le terme technique est l' emballement thermique . Cela conduit donc à la première règle et la plus importante: n'essayez jamais de piloter une LED à partir d'une source de tension. Limitez toujours le courant. Cela est plus facile à faire en fournissant une tension plus élevée et en utilisant une résistance de limitation de courant en série. Dans votre cas, une alimentation de 5 volts et une résistance de 300 ohms donneront environ 10 mA en toute sécurité.

De plus, votre configuration montre que vous avez eu de la chance dans votre choix de LED - elles semblent toutes avoir la même luminosité. Comme l'a déclaré Passerby, ce n'est généralement pas vrai. Alors ne liez pas un tas de LED ensemble et ne les dirigez pas à partir d'une seule résistance. Cela invitera une gamme de luminosité dans les LED. Si vous ne voulez pas une luminosité uniforme, vous pourriez penser que c'est OK, mais il y a encore une chose à considérer.

Disons que vous avez 10 LED en parallèle, chaque dessin (vous espérez) 10 mA, pour un total de 100 mA. Pour ce faire, vous utilisez une alimentation de 5 volts et une résistance de 30 ohms. Vous êtes bien avec la luminosité non uniforme. Y a-t-il un problème?

Très probablement. Tout comme les LED n'ont pas une luminosité uniforme pour la même tension, elles ne tirent pas non plus le même courant à la même tension.

Disons que l'une des LED consomme naturellement un peu plus de courant que les autres à la tension commune. Cela signifie que, puisque la puissance est égale à la tension multipliée par le courant, elle dissipe plus de puissance que les autres, et cela signifie qu'elle deviendra plus chaude. À son tour, cela diminue davantage sa tension et il consomme plus de courant. Dans le pire des cas, la LED la plus faible absorbera de plus en plus de courant jusqu'à ce qu'elle s'éteigne, et elle échouera probablement. Cela signifie que la prochaine LED la plus faible commencera à monopoliser le courant et, dans le pire des cas, le processus continuera jusqu'à ce que toutes les LED soient mortes. Ce processus peut également se produire avec d'autres composants et a reçu le surnom de "mode pétard". Elle est rendue possible dans ce cas par une limite de courant trop élevée: autrement dit,

Cela conduit à l'autre règle que vous devez suivre: limiter le courant à chaque LED séparément. Cela signifie généralement une résistance par LED, ou une chaîne de LED en série. Par exemple, si vous avez une source de 12 volts, vous pouvez mettre 4 ou 5 LED en série et utiliser une seule résistance pour limiter le courant dans la chaîne. Vous pouvez souvent contourner ce problème pour un petit nombre de LED, tant que vous en êtes conscient. Avec 2 LED en parallèle, vous n'avez probablement pas à vous soucier des pannes du mode pétard, car peu de LED mourront au double du courant de fonctionnement normal, mais vous obtiendrez probablement une luminosité inégale. Plus vous mettez de LED en parallèle, plus les chances de défaillance catastrophique sont grandes. Le choix vous appartient et vous voudrez probablement prendre des risques jusqu'à ce que vous ayez été brûlé plusieurs fois.

"Le bon jugement vient de l'expérience. L'expérience vient du mauvais jugement."

La réponse simple est une erreur d'arrondi avec seulement "1 chiffre significatif" dans 0,01 A qui devrait se lire 0,0058 A

Mais vous pouvez maintenant calculer le courant 100/17 = 5,8 mA par LED en raison du manque de 3 chiffres significatifs à partir d'une seule lecture LED.

De plus, vous pouvez prévoir l'augmentation du courant avec l'augmentation de la tension. La LED Ultrabright nominale de 5 mm a un ESR interne de 15 Ω. Avec 15 LED dans //, l'ESR serait ~ 1Ω. (& 17 légèrement moins.) Ainsi, chaque augmentation précise de 0,10 V entraîne une augmentation de ~ 0,10A, ce qui suggère que le «genou» de la courbe Vf est de 1,8 V, où l'ESR augmente dynamiquement.

Pour se prémunir contre les ESR incompatibles dans les LED, je recommande d'ajouter un minimum de 50% des ESR ou 8Ω environ lorsque vous les conduisez au maximum en parallèle.

Cela affecte Vf vs If et peut avoir une tolérance étroite <1% à partir d'un seul lot ou une tolérance large sur le côté haut à partir de lots mixtes. ergo, cela affecte le partage de courant et ne devient significatif que lorsque l'auto-échauffement réduit le Vf. Cette différence est accélérée lorsque le courant augmente au-dessus de 20 mA, en particulier lorsque la tension de seuil interne diminue (effet Shockley), la tension aux bornes de la résistance interne ESR augmente donc et tire plus de courant de la tension constante de l'alimentation.

En effet, les LED sont tout aussi précises que les Zeners basse tension, qui ont également des tolérances similaires, souvent pires, en raison des améliorations croissantes de la qualité des fournisseurs de LED à haute luminance.

La formule approximative pour cette LED ROUGE devient

Vf = 1,8 + If * ESR

Naturellement, l'ajout d'une série de petites séries R élimine la sensibilité par rapport à la non-correspondance induite par "emballement thermique de la diode de partage de courant".

NAtout l'efficacité est perdue en ajoutant une petite série R mais au bénéfice de stabiliser le courant attendu.

Maintenant, la formule devient;

Vout = 1,8 + If * (ESR '+ Rs)

... où Vout est un pilote ou Vcc qui a également un ESR qui pourrait être inclus avec l'ESR ci-dessus. par exemple 5V CMOS est ~ 50Ω tandis que CMOS <= 3,3 max Vcc est ~ 25Ω ESR.

. puis choisissez If et résolvez pour Rs.

Mais la plupart des gens utilisent simplement le Vf @ 20mA nominal et calculent RS à partir de

Rs = (Vcc-Vf) / If

puis choisissez If et résolvez pour Rs en utilisant le pire des cas Vcc maximum.

ESR est simplement un terme commode pour la résistance différentielle autrement connu sous le nom de RdsOn dans les CMOS et les MOSFET.

Pour LED blanches de 5 mm

c'est Vf = 2,85 + Si * 15Ω

pour les bonnes pièces nominales avec des tolérances similaires.

Je pense que la résistance des LED individuelles est plus grande et que nous les connectons en parallèle. Ainsi, la résistance en parallèle est diminuée de la valeur individuelle, c'est pourquoi le courant de 10 LED est moins. 1 / Rt = 1 / R1 + 1 / R2 + ..........