Jak dobrać rezystor do diody? Różne metody zasilania LED!

[Treker (Damian Szymański)]

@torpkaski witam na forum!

Takie układy mogą działać, ale poza wyjątkami (w których ktoś naprawdę wiedział co robi) są wykonanie po prostu "niezgodnie ze sztuką" i są awaryjne. Tak jak pisaliśmy w artykule. Jeśli układ X diod połączonych równolegle jest zasilany tylko przez 1 rezystor to wystarczy, że kilka diod będzie miało trochę inne parametry lub się uszkodzi, a bardzo szybko wszystkie diody zostaną uszkodzone. Awaria jednej diody nie sprawi, że układ będzie pobierał mniejszy prąd, zwyczajnie reszta diod "będzie miała dla siebie" większy prąd. Przykład: mamy 100 diod, które łącznie pobierają 2,5A (25 mA na diodę), uszkodzeniu ulega połowa diod, mamy więc teraz 50 diod przy 2,5A, co daje 50 mA na diodę, co doprowadza do ich uszkodzenia. Oczywiście 50 uszkodzonych diod to duża wartość, którą wstawiłem tutaj dla łatwego zobrazowania sytuacji 😉

[torpkaski]

Rozumiem dziękuję.

[emtees]

Witajcie, czas na lamerskie pytanie 😉 Łącząc diody szeregowo np. 3 diody zielone, na każdej spadek napięcia 1,95V, do tego rezystor 1k, Uzas=12,2V otrzymujemy pobór ok. 6mA. Natomiast jedna dioda to ok. 10mA. Na początku wydało mi się to nielogiczne, że większa ilość diód wiąże się z mniejszym poborem prądu (naturalnie człowiek jakoś przyjmuje model zdarzeń, który występuje w połączeniu równoległym - sumowanie poborów diód). Dobrze sobie to tłumaczę, że każda kolejna dioda działa jak dodatkowy opornik i przez to zmniejsza pobór prądu? W jaki sposób sobie to wyliczyć? 

Edytowano Styczeń 3, 2020 przez emtees

[ethanak]

Spróbujmy pomyśleć...

Napięcie na rezystorze (od tego zależy prąd) to napięcie zasilania minus N razy napięcie przewodzenia diody. Stąd wniosek, że im mniej diod tym większe napięcie na rezystorze (bo mniej zabierają diody), czyli tym samym większy prąd.

Policzmy więc: 12.2V - 1.95V = 10.25V (napięcie na rezystorze)

10.25V / 1000 Ω = 10.25 mA (czyli prąd)

 

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[Belferek]

11 godzin temu, emtees napisał:

Dobrze sobie to tłumaczę, że każda kolejna dioda działa jak dodatkowy opornik i przez to zmniejsza pobór prądu? W jaki sposób sobie to wyliczyć?

W zasadzie to tak by to można zrozumieć. Musisz jednak pamiętać, że ten "opornik" to rezystancja półprzewodnikowego złącza p-n diody. Na tym złączu odkłada się spadek napięcia tzw. napięcia przewodzenia U_f w zależności od prądu przewodzenia I_f jaki przez to złącze płynie. Noty katalogowe producentów podają te parametry i zależność między nimi w postaci tabel i wykresów. Przy przekroczeniu wartości maksymalnych dioda się uszkodzi. Najprościej więc jest ograniczyć zewnętrznym rezystorem prąd jaki będzie płynął przez diodę - prąd I_f

Od wielkości tego prądu zależy także jasność świecenia diody o czym też w nocie katalogowej LED można poczytać i można to zobaczyć "gołym okiem" korzystając z np. miernika i zewnętrznego układu rezystor + potencjometr. Lepiej jak zapamiętasz, że na diodzie i w sumie na każdym elemencie elektronicznym przepływający przez ten element prąd wytwarza spadek napięcia.

[emtees]

Ok, dziękuję wam serdecznie za odpowiedzi 🙂 Pozdrawiam! 

[arkady_pl]

W artykule użyto napięcia 9V i zestawiono to z 4 diodami LED o napięciu 3V aby napisać konkluzję "nie da się".
Dobrze, zatem zapytam: jaki rezystor wstawić według Waszych wyliczeń gdy mam jedną diodę LED o napięciu 3V i mam źródło napięcia 3V np. dwie baterie R6(AA) dające w tym momencie napięcie 3V?
Według wzoru wyjdzie 0. Jak się to ma do informacji w artykule, że ZAWSZE należy używać rezystora?
Pozdrawiam.

[deshipu]

1 godzinę temu, arkady_pl napisał:

Według wzoru wyjdzie 0. Jak się to ma do informacji w artykule, że ZAWSZE należy używać rezystora?

Właśnie tak, jak napisałeś. Nie da się. A przynajmniej nie zgodnie ze sztuką.

W praktyce, w przypadku baterii alkalicznych opór wewnętrzny będzie wystarczającym zabezpieczeniem — najwyżej szybciej zniszczysz baterię. Ale jeśli użyjesz baterii, które są w stanie dać większy prąd, to możesz diodę spalić.

[Gieneq]

@arkady_pl Projektując zasilanie wyśrubowane idealnie na parametry odbiornika to jak robić windę idealnie dla 6 pasażerów. A co jak ktoś wejdzie do windy z klejem i kaflami bo akurat ma remont? No właśnie. Dlatego często potrzebny jest zapas. W elektronice trudno o idealne wartości elementów i zamiast 3V możesz mieć 3,2V albo jak bateria się rozładuje 2,8V. O ile mniejsze napięcie jest mało szkodliwe to co z większym?

Możesz zrobić eksperyment, ale jak nie ma się pod ręką jakiegoś regulowanego zasilacza to będzie kiepsko. Dlatego zrobiłem sam test ale zamiast 3V wziałem 2V bo akurat pomarańczowa LED jest na takie napięcie 🙂 

Akurat trafiłem na notę katalogową i jest tam wykres prądowo-napięciowy:

Widać tu że gdy podasz na LED napięcie 2V to popłynie prąd 20mA, ale gdy podasz o 200mV mniejsze tj 1,8V to już 8mA, a gdy 2,2V to aż 35mA - widać tu charakter diod - małe zmiany napięcia tworzą duże zmiany prądu, dlatego jest to ważne aby trzymać się w bezpiecznej granicy.

No to podpinam LED do zasilacza, ustawiam 2V, gałka prądu na maksa w prawo i mamy 20mA:

Ale gdyby zdarzyło się, że zasilanie ma jednak 2,2V to już prąd będzie za duży. A co będzie jak wyjdziemy od faktu, że mamy 2,2V i przy tym napięciu ma być max 20mA? Wtedy wyznaczamy że potrzeba spadek 200mV czyli potrzeba rezystor 10R. Jaki wtedy będzie prąd?

Tu pojawia się problem, bo wzór z artykułu będzie wyglądać tak:

10R * ID = 2V - UD, ale jakie jest ID i UD? Wartości te są ze sobą powiązane i nie jest to linia prosta (zależność liniowa ja kw prawie ohma). Tu trzeba by znać wzór opisujący diodę (który jest dość skomplikowany a jego wykres jest w datasheecie) i złożyć układ równań i coś wyjdzie. Można też sięgnąć do datasheetu, podstawić prądy i napięcia i trafimy. Mierząc rzeczywisty układ wyszło, że napięcie diody będzie teraz UD = 1,86V zaś prąd ID = 14mA, czyli się zgadza z tym co widać na wykresie.

Oczywiście, podłączając LED jako wskaźnik niezbyt zwraca się uwagę na takie drobiazgi - dla 5V wezmę rezystor jakiś z przedziału 220R-1k, bo wiem że zaświeci, gdyby jednak chcieć zrobić coś naprawdę dobrego to można zaprojektować układ źródła prądowego, które będzie dostarczać 20mA bez względu na okoliczności, ale to nie o tym 😉 

 

[arkady_pl]

Dnia 7.08.2020 o 15:38, deshipu napisał:

Właśnie tak, jak napisałeś. Nie da się. A przynajmniej nie zgodnie ze sztuką.

W praktyce, w przypadku baterii alkalicznych opór wewnętrzny będzie wystarczającym zabezpieczeniem — najwyżej szybciej zniszczysz baterię. Ale jeśli użyjesz baterii, które są w stanie dać większy prąd, to możesz diodę spalić.

Czyli uważasz, że jeśli dam akumulator o wydajności 10A, który aktualnie ma 3V a dioda pracuje w przedziale 2,8 - 3,2 to spalę diodę bo akumulator jest w stanie dać więcej amperów niż może przyjąć dioda?

[deshipu]

@arkady_pl nic takiego nie napisałem. Przeczytaj co napisał kolega @Gieneq, on to wyjaśnił dokładnie. Weź dodatkowo pod uwagę, że jeśli twoja dioda zacznie się grzać, to jej charakterystyka też się zmieni — spadnie jej opór więc zacznie pobierać jeszcze więcej prądu.

[arkady_pl]

Przed chwilą, deshipu napisał:

@arkady_pl nic takiego nie napisałem. Przeczytaj co napisał kolega @Gieneq, on to wyjaśnił dokładnie. Weź dodatkowo pod uwagę, że jeśli twoja dioda zacznie się grzać, to jej charakterystyka też się zmieni — spadnie jej opór więc zacznie pobierać jeszcze więcej prądu.

Napisałeś, cytuję "Ale jeśli użyjesz baterii, które są w stanie dać większy prąd, to możesz diodę spalić."
Stąd moje pytanie.
Odnośnie grzania, owszem prad wzrośnie i jeśli jestem tego świadom oraz znam parametry diody LED to mogę poruszać się w bezpiecznym obszarze. Rozgrzałem diodę do ponad 110 stopni Celsjusza i prąd z 20mA wzrósł do 40mA. W normalnych warunkach nie osiągnie u mnie takiej temperatury. 
Dlatego pytam o to, jaki dać rezystor(według obliczeń z artykułu) jeśli mam zasilanie 3V o wydajności 10A a dioda ma zakres roboczy 2,8V - 3,2V.

 

[Treker (Damian Szymański)]

20 godzin temu, arkady_pl napisał:

Dlatego pytam o to, jaki dać rezystor(według obliczeń z artykułu) jeśli mam zasilanie 3V o wydajności 10A a dioda ma zakres roboczy 2,8V - 3,2V.

@arkady_pl jeśli sugerujesz, że nasz artykuł zawiera błędy - a wnioskuję to po sposobie zadania pytania oraz po linku w Twoim podpisie (który sugeruje, że jesteś związany z firmą, która zawodowo projektuje elektronikę) to proponowałbym napisać wprost o co chodzi - bez podchodów 🙂 Każdy na tym skorzysta. Dla formalności przypominam również, że ten artykuł był pisany z myślą o zupełnie początkujących, którzy w 99,99% sytuacji budują układy, w których brak rezystora spali diodę.

[deshipu]

22 godziny temu, arkady_pl napisał:

Dlatego pytam o to, jaki dać rezystor(według obliczeń z artykułu) jeśli mam zasilanie 3V o wydajności 10A a dioda ma zakres roboczy 2,8V - 3,2V.

Chyba jednak nie o to zapytałeś, może ci się pomyliło:

Dnia 7.08.2020 o 14:00, arkady_pl napisał:

jaki rezystor wstawić według Waszych wyliczeń gdy mam jedną diodę LED o napięciu 3V

 

[arkady_pl]

Dnia 10.08.2020 o 08:48, Treker napisał:

@arkady_pl jeśli sugerujesz, że nasz artykuł zawiera błędy - a wnioskuję to po sposobie zadania pytania oraz po linku w Twoim podpisie (który sugeruje, że jesteś związany z firmą, która zawodowo projektuje elektronikę) to proponowałbym napisać wprost o co chodzi - bez podchodów 🙂 Każdy na tym skorzysta. Dla formalności przypominam również, że ten artykuł był pisany z myślą o zupełnie początkujących, którzy w 99,99% sytuacji budują układy, w których brak rezystora spali diodę.

Biorę zasilacz, ustawiam 3V na wyjściu i ograniczenie prądowe na 5A. Podłączam diodę LED(białą) bez rezystora do wspomnianego zasilacza. Dioda się świeci normalnie i nie ulega uszkodzeniu. Jak najbardziej rozumiem sens rezystora w obwodzie ale artykuł został tak napisany, że ma luki, do których może dotrzeć nawet amator. Z jednej strony artykuł opisuje wzór oraz informuje, że TRZEBA dawać rezystor a z drugiej strony wzór przy pewnych warunkach daje wynik 0R i jak się tak podłączy to działa. Ja wiem czemu tak jest i pomyślałem, że mimo wszystko warto aby artykuł na końcu wzbogacono o rozszerzenie zawierające informację o tym, dlaczego w pewnych warunkach można dać samą diodę LED.

Aktualizacja:

Dnia 10.08.2020 o 10:48, deshipu napisał:

Chyba jednak nie o to zapytałeś, może ci się pomyliło:

napisałeś: "Ale jeśli użyjesz baterii, które są w stanie dać większy prąd, to możesz diodę spalić."
Odniosłem się do tego fragmentu, który według mnie albo jest błędny albo zawiera nieścisłość wynikająca z jakiegoś skrótu myślowego.
Zerknij co odpisałem. Obstawiam, że gdy pisałeś o prądzie to może chodziło o napięcie.
Jak wiemy, obwodem, w którym pracuje nasza testowa dioda LED jest
1. zasilacz(ma swoją rezystancję)
2. jakiś rezystor(nawet ten 0R)
3. dioda LED(też ma rezystancję)

Wspomniana dioda LED również reprezentuje sobą jakąś rezystancję, wprawdzie nie jest ona stabilna ale chodzi o to, że przy pewnych warunkach(różnica napięć na doprowadzeniach elementu) oraz po ustabilizowaniu się temperatury złącza, rezystancja jest stabilna. Owa rezystancja pozwala właśnie na zasilenie jej bez dodatkowego rezystora jeśli zapewnimy stabilność warunków.

Aby rozwiać wątpliwości, testowa dioda została ogrzana do ponad 110 stopni Celsjusza i pracowała bez rezystora. Tak, prąd wzrósł zgodnie z oczekiwaniami ale ponieważ był w granicach podanych w nocie katalogowej to nie było problemu.

@Treker
Serio pisze, rozwińcie artykuł. Niech nawet początkujący ma szansę więcej poznać działanie tego komponentu zamiast trzymania się "bo tak i już". Owszem, rezystory i ja stosuję, głównie aby chronić obwody, które sterują diodą LED oraz właśnie po to aby dopasować warunki pracy diody gdyż właściwie zawsze mamy sytuację gdy LED'y zasilamy z wyższego napięcia niż ich dopuszczalne warunki określone w nocie katalogowej.

Pozdrawiam obu Was.