Schaltungsanalyse mit einer LED

Ich möchte eine einfache Schaltung mit einer 9-V-Alkalibatterie (derzeit nur 6,80 V), einem Spannungsregler ( uA7805C ), einer blauen LED ( 151051BS04000 von Wurth Electronik ) und einem Strombegrenzungswiderstand entwerfen.

Die Schaltung wird unten mit dem Schaltungssimulator gezeigt

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

  • Laut dem Datenblatt der blauen LED ist Vf = 3,2 V bei If = 20 mA, und dies ist das IV-Diagramm dafürGeben Sie hier die Bildbeschreibung ein

  • Der uA7805C gibt eine konstante Spannung von 4,8 V - 5,2 V aus

  • Angenommen VR Vout = 4,80 V, Vf = 3,2 V, also i = 20 mA.

    • i = (Vout - Vled)/R,
    • Vout - Vled = i*R,
    • R = (Vout - Vled)/i,
    • R = (4,80 - 3,20)/(20m) = 0,08 KOhm = 80 Ohm

  • Ich habe einen 82-Ohm-Widerstand (5% Toleranz, 0,25 W), der i, i = 19,5 mA ~ 20 mA neu berechnet, es wird keine Änderung von Vf geben.

  • Als ich die Schaltung mit einem Steckbrett baute und mit dem Oszilloskop (Multimeter war nicht verfügbar) gemessen habe, um Spannungsabfälle über den Komponenten zu messen, fand ich Vout = 5,0 V, Vled = +2,96 V und Vr = +2,04 V.

  • Berechnung von i, i = Vr/R = 2,04/82 = 26,2 mA

Hier ist, was ich nicht verstehe, Vled = +2,96 V und gemäß dem Diagramm If = 2,5 mA bei Vf = +2,96 V, aber ich habe i = 26,2 mA berechnet, und gemäß dem Diagramm sollte Vf 3,2 V betragen

Bitte helfen Sie mir bei diesem Problem.

Kann ich sagen, gut gemacht für eine hervorragend geschriebene und detaillierte Frage :-) Ein gutes Beispiel für OPs.
Eine 9-V-Batterie, die nur 6,8 V ausgibt, ist eine fast leere Batterie. Es ist überraschend, dass der 7805-Regler an seinem Ausgang 5,0 V liefert.
Danke @TonyM :)
@glen_geek, es versorgt die Schaltung immer noch mit Strom, ich gehe davon aus, dass es am Ende seiner Lebensdauer ist. Früher habe ich eine Vout von 5,00 V, dann 4,80, 4,40 und jetzt 4,20 V erhalten, aber ich denke nicht, dass das Problem mit dem Regler liegt. Ich werde versuchen, die Schaltung ohne den Regler erneut zu entwerfen und die Ergebnisse zu posten eine Bearbeitung meines Beitrags

Antworten (1)

Alle Ihre Berechnungen sind korrekt. Das Diagramm ist eine typische IV-Kurve für diese LED, der Abfall wird für einige Teile höher und für andere geringer sein. In der Tabelle ist der maximale Spannungsabfall bei 20 mA mit 3,4 V angegeben. Eine Mindestspannung ist nicht angegeben. Dies ist eine gängige Praxis, sie wollen Teile nicht zurückweisen, weil sie "zu gut" sind (ein niedriger Spannungsabfall wird normalerweise als eine gute Sache angesehen).

Aber ich dachte, die Tabelle listet die typische Durchlassspannung (3,2 V) und die maximale Durchlassspannung (3,2 V) bei Durchlassstrom = 20 mA auf. Das macht Sinn, dass das Diagramm die maximalen / typischen Vf-Werte bei bestimmten If-Strömen angibt, aber nicht das Minimum.
@Forat - Die Diagramme in Datenblättern sind normalerweise die typischen Werte für ein typisches Gerät bei einer bestimmten Temperatur. Ein spezifisches Gerät kann nicht nur unterschiedlich sein, sondern das spezifische Gerät wird wahrscheinlich je nach den Bedingungen, insbesondere der Temperatur, variieren.
@KevinWhite Ja, das habe ich verstanden, aber es könnte die Schaltungsanalyse in Bezug auf Dioden etwas verwirrend machen
@ Mattman994 Nur ein nachträglicher Gedanke, ist ein niedriger Spannungsabfall an der LED eine gute Sache? Wenn wir eine 5-V-Quelle in Reihe mit einem 82-Ohm-Widerstand und der blauen LED mit Vf = 3,2 V, I = Vr / R = 1,8 / 82 = 22 mA, haben, ist die in den Stromkreis abgeleitete Leistung P = (5 * 22) mW = 110 mW, wenn wir Vf auf 2,96 V und Vr auf 2,04 V ändern, I = 2,04/82 = 25 mA, P = (5 * 25) mW = 125 mW
@Forat - Mehrere LEDs werden oft in Reihe geschaltet, daher ist im Allgemeinen ein geringer Spannungsabfall besser. Für Ihr Design macht es der große mögliche Bereich des Spannungsabfalls schwierig, den Strom vorherzusagen. Aber machen Sie sich darüber keine allzu großen Sorgen, es sei denn, Sie haben kritische Helligkeitsanforderungen. Eine 50%ige Stromänderung erscheint dem menschlichen Auge nicht als 50% Helligkeitsunterschied, da die Augenreaktion logarithmisch ist.
@Forat Eine niedrigere Durchlassspannung bedeutet, dass Sie weniger Energie pro Photon bezahlen.
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