Pourquoi exactement une même résistance ne peut-elle pas être utilisée pour plusieurs LED parallèles?

Pourquoi ne pouvez-vous pas utiliser une seule résistance pour plusieurs DEL en parallèle au lieu d'une seule?

La raison principale est que vous ne pouvez pas connecter en toute sécurité des diodes en parallèle.

Ainsi, lorsque nous utilisons une résistance, nous avons une limite de courant pour toute la section de la diode. Ensuite, il appartient à chaque diode de contrôler le courant qui la traverse.

Le problème est que les diodes du monde réel n'ont pas les mêmes caractéristiques et qu'il y a donc un risque qu'une diode commence à conduire tandis que d'autres ne le feront pas.

Donc vous voulez essentiellement ceci ( ouvert dans le simulateur de circuit de Paul Falstad ):

Et vous obtenez en réalité ceci ( ouvert dans le simulateur de circuit de Paul Falstad ):

Comme vous pouvez le constater, dans le premier exemple, toutes les diodes conduisent des quantités égales de courant et dans le deuxième exemple, une diode conduit la plus grande partie du courant, tandis que les autres diodes ne conduisent presque plus du tout. L'exemple lui-même est un peu exagéré, de sorte que les différences seront un peu plus évidentes, tout en montrant bien ce qui se passe dans le monde réel.

Ce qui précède est écrit en supposant que vous choisirez la résistance de manière à définir le courant de sorte que le courant soit n fois le courant souhaité dans chaque diode, où n est le nombre de diodes et que le courant est réellement supérieur à la valeur actuelle. courant qu'une seule diode peut conduire en toute sécurité. Ce qui se passe alors, c’est que la diode dont la tension directe est la plus basse conduira la plus grande partie du courant et qu’elle s’use le plus rapidement. Après sa mort (si elle meurt en circuit ouvert), la diode avec la tension directe suivante la plus basse conduira la majeure partie du courant et mourra encore plus rapidement que la première diode, et ainsi de suite, jusqu'à ce que vous manquiez de diodes.

Un cas auquel je peux penser où vous pouvez utiliser une résistance alimentant plusieurs diodes serait si le courant maximum traversant la résistance était suffisamment petit pour qu’une seule diode puisse fonctionner à plein courant. De cette façon, la diode ne mourra pas, mais je n’ai moi-même pas expérimenté cela, donc je ne peux pas dire à quel point c’est une bonne idée.

OK, faisons le calcul.

Un modèle simplifié pour une LED est une source de tension fixe en série avec une petite résistance. Choisissons cette LED de Kingbright.

La pente est de 20 mA / 100 mV, de sorte que la résistance interne est de 5 . La tension intrinsèque de la LED est de 1,9V. Supposons que les LED ont besoin de 20 mA et que notre alimentation est de 5V.$\Omega$

La tension de la LED est alors de 1,9 V + 5 20mA = 2V. Notre unique série résistance$\Omega$ $\cdot$

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

C'est si les deux LED sont égales. Supposons maintenant qu’il existe une légère différence entre les LED et que le 1,9V de la seconde LED soit en réalité de 1,92V, soit une différence de 1%.

À présent, la tension entre les LED n’est pas encore clairement définie. Découvrons-le et appelons-le . Il y a un seul courant travers la résistance 75 : $V_L$$I_R$$\Omega$

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

Le courant à travers la première LED:

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

et de même pour la LED 2:

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

Maintenant, , donc $I_R = I_1 + I_2$

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

On en que = 2,01 V. On trouve ensuite cette valeur dans les équations ci-dessus pour les courants de LED$V_L$

I 2 = 17,94 m $I_1 = 21.94 mA$ et$I_2 = 17.94 mA$

conclusion

La moindre différence dans la tension des LED (1%) entraîne déjà une différence de 18% du courant des LED. IRL la différence peut être plus grande et il peut y avoir une différence visible de luminosité. L'effet sera pire pour des résistances internes plus faibles.

Voir ma réponse détaillée récente ici

Le courant sera divisé de manière inégale pour se répandre dans les caractéristiques des LED.

Ceux qui tirent plus que leur part deviendront de plus en plus chauds.

Ceux qui tirent moins que leur part se refroidiront et en tireront moins.

Si vous avez 10 LED et que vous les connectez en parallèle et les pilotez avec une seule LED à peu près au courant nominal pour les 10, alors:

• Avec des voyants à faible coût typiques, la correspondance Vf / Si est suffisamment faible pour que les voyants Vf les plus bas puissent consommer 2, 3 ou 4 fois leur courant nominal.

• Les LED de surintensité mourront rapidement.

• Il y a maintenant 9 LED pour partager assez de courant pour 10. Le courant MOYEN est de 110%. La DEL Vf la plus basse sera à nouveau surchargée et échouera, mais cette fois-ci, elle se produira encore plus rapidement car il y a plus de courant disponible par DEL.

• La prochaine ... :-) - réaction en chaîne.

Regardez une lampe torche multi-LED asiatique * bon marché.
Notez les voyants les plus brillants. Faites fonctionner la torche pendant un moment, puis observez à nouveau.
Dans peu de temps, les DEL les plus brillantes seront plus faibles ou éteintes.
Observez les LED les plus brillantes ...

• Je dis "pas cher asiatique" car la plupart des torches multi-LED sont d'origine chinoise et la plupart sont à faible coût, de sorte que leur prix est difficile à battre. Ils construisent en grande partie "ce que le marché supportera" et le marché supportera des déchets. Les lampes à LED d'autres pays dotées de plusieurs LED OU les lampes fabriquées en Chine avec une conception appropriée coûtent plus cher et sont moins populaires. Il y a une raison pour le coût supplémentaire.

LED en série (2 groupes).
Entraînement à courant constant.
Coûte plus cher.

Cela fonctionnerait si les LED avaient toutes des caractéristiques identiques. Malheureusement, ce n'est pas le cas. et ils auront différents courants qui les traversent. Plusieurs LED en série peuvent bien sûr avoir une seule résistance de limitation de courant.

TLDR;

Si la résistance limite le courant à 15 mA, à chaque allumage de la LED, le courant sera partagé et réduit entre elles, ce qui signifie qu'elles seront moins puissantes à mesure que d'autres s'allument.

Eh bien, ce n'est pas absolument vrai.

J'utilise fréquemment une planche à pain avec 8 DEL pour le débogage intégré. La différence est que, alors que les 8 DEL sont connectées à la terre par l’intermédiaire d’une seule résistance (il était plus rapide de casser le circuit imprimé de cette façon), le courant est fourni par des broches distinctes du microcontrôleur. Cela dépend de ce que vous entendez par «parallèle», je suppose!