Faustregel für LED Ballast Resistor

Wie jeder weiß, ist die Verwendung einer LED ohne irgendeine Art von Stromsteuerung eine schlechte Idee. Einer der grundlegendsten Typen ist ein einfacher Ballastwiderstand, gepaart mit dem Ohmschen Gesetz. Basierend auf Vin, Vf und dem gewünschten Strom können wir den benötigten Widerstand bestimmen.

Aber in groben Zügen, was ist das beste Szenario für die Auswahl eines Widerstands? Wie viel Headroom benötigt der Widerstand bei einer LED mit 20 mA bei 3,3 V Durchlassspannung und einer sehr nahen (variablen) Quellenspannung für eine optimale Steuerung?

Wenn wir für eine einzelne 3,3-V-LED zu viel Headroom (Vin von 12 V) bereitstellen, verschwenden wir nur Energie und benötigen einen Widerstand mit höherer Wattzahl. Wenn wir wenig Headroom bieten (Vin von 3,4 V), geben wir der LED nur 0,1 V, reicht das? Änderungen in Vf und If aufgrund der Temperatur sehen so aus, als würden sie eine sich wiederholende Ursache-Wirkungs-Situation verursachen.

Die Frage ist also, wie viel Headroom in Bezug auf die Spannung der Widerstand für eine optimale Steuerung benötigen sollte?

@NickAlexeev Es ist verwandt, aber nur in dem Sinne, dass es um LEDs und Widerstände geht. Diese Frage berührt einen anderen Aspekt der zu treffenden Entscheidungen.
@nick ja, ich bin mir dieser einen und hundert anderen Fragen zu LEDs / Widerständen bewusst, aber keine befasst sich mit der minimalen / maximalen Spannung, die ein Vorschaltwiderstand benötigt, um effizient zu sein. Wie eng sollte mein Vs / Vled sein, wenn ich anstelle anderer Konstantstromquellen eine Konstantspannungsquelle und einen Widerstand für die LED verwende.
Wenn Sie diese "offene Schleife" ohne "Cut & Try"- oder Select-on-Test-Aspekte durchführen möchten, ermitteln Sie Worst-Case-Ergebnisse und entscheiden Sie, ob sie akzeptabel sind. zB kann eine LED mit 3,1 - 3,6 V bei 20 mA betrieben werden. Der Widerstand kann +/-0,1 % betragen. Stromversorgung kann +/- 5% betragen. Möglicherweise möchten Sie, dass der Strom max. 20 mA +- 1 mA beträgt. Aus diesen und den Datenblattkurven (um Trens zwischen bestimmten Punkten zu erhalten) können Sie die minimale R- und minimale V-Versorgung ermitteln, die wahrscheinlich ein akzeptables Ergebnis liefert.
Sie müssen OPTIMAL definieren, und ich vermute, dass dies sehr viel damit zu tun haben wird, wie hell Ihre LED sein soll. Das absurde Beispiel ist natürlich, dass, wenn die LED nicht aufleuchten muss, ein offener Stromkreis die beste Lösung ist, um die Leistung über den Widerstand (und die LED für diese Angelegenheit) zu minimieren. Wenn Sie unbedingt eine lange Batterielebensdauer benötigen, kann Ihre LED sehr schwach sein
@scott Ich dachte, ich hätte es getan, aber geregelte, variable Versorgung. LED 20 mA bei 3,3 V, Umgebungs-/Raumtemperatur im Freien. Ich weiß nicht, wie viel genauer ich bekommen könnte.

Antworten (3)

Dies ist abhängig von LED und Stromquelle sowie den Betriebsbedingungen. Wenn Sie eine umfassende Faustregel wünschen, gehen Sie von mindestens 0,5 V aus oder gehen Sie, wenn Sie absolute Zuverlässigkeit für 1 V benötigen.

Wenn Sie natürlich absolut sicher sein wollen, dass Sie nicht zu viel Energie verschwenden und trotzdem die LED nicht beschädigen, können Sie:

  1. Stellen Sie alle Datenblätter zusammen, überprüfen Sie die Leistungskurven der LED bei allen möglichen Temperaturen, vergleichen Sie diese dann mit der Spannungsregelung, die Sie anwenden möchten, wählen Sie das Worst-Case-Szenario und modellieren Sie Ihren Widerstand dafür, wobei Sie im besten Fall den Strom akzeptieren kann merklich sinken.

  2. Entwerfen Sie einen Schaltstrommodus-Treiber. Es gibt eine Million und einen LED-Treiberchip in der Auswahl von Linear Technology und seinen Partnerunternehmen (wahrscheinlich haben zum Beispiel TI und AD auch einige), die eine LED durch Schalten einer Spule ansteuern, während sie den LED-Strom mit einem kleinen Messwiderstand überwachen , "verschwenden" oft nur 100mV oder noch weniger.

Wie viel wird es brauchen ? Sehr wenig. Eine typische Vf/If-Kurve für eine LED ist ziemlich scharf um den Vf-Punkt herum, sodass nur ein winziger Betrag an Headroom benötigt wird, wenn überhaupt.

Ja, je höher die Eingangsspannung, desto mehr Energie wird durch den Widerstand verschwendet - das ist eine Tatsache des Lebens. Bei den typischen kleinen LED-Strömen ist diese Leistung jedoch sowieso minimal.

Ja, die Temperatur kann Probleme verursachen, und die Selbsterwärmung des Widerstands bei LEDs mit höherem Strom ist ein Problem. Aus diesem Grund ist es viel besser, eine Konstantstromquelle oder -senke mit LEDs mit höherer Leistung anstelle eines einfachen Widerstands zu verwenden.

LEDs mit Kurven wie in Abb. 5 auf Seite 5 des vlmo1300-Datenblatts sind im Rot/Orange/Gelb-Bereich nicht so ungewöhnlich, wie man vielleicht denkt. Nehmen Sie diese LED bei einer sehr kleinen Spannung (ich schließe hier 0,1 V) über den Widerstand mit einer 2,1-V-Stromversorgung, was etwa 20 mA ergibt. Wenn diese Versorgung eine Genauigkeit von 5% hat, kann sie auf 2,2 V gehen, was 0,18 V verursacht Über den Widerstand und erhöht den Strom dramatisch. Als Faustregel gilt, decken Sie alle Maßnahmen ab, sehr niedrig hält nicht alle LEDs sicher.

Ich bin kein LED-Experte. Aber ich würde davon ausgehen, dass die Durchlassspannung von LEDs um ~ 2 mV pro Grad K (nahe Raumtemperatur) abfällt (ich habe online einige Diagramme gefunden, die dies bestätigen. Hier ist eines). Aber LEDs mit unterschiedlichen Farben werden zweifellos etwas anders sein.

Wenn Sie also über (sagen wir) 100 ° C arbeiten möchten, sind mindestens ~ 200 mV Headroom ratsam. (Ich würde mindestens das Doppelte nehmen ...)

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