Richtige Formel für LED-Strombegrenzungswiderstand?

Ich versuche herauszufinden, welchen Widerstandswert ich in einer LED-Schaltung verwenden soll. Die Gleichung, die ich dazu verwenden würde, lautet:

R = v c c − v f ich f

Klingt logisch und macht absolut Sinn. Die Antworten auf die Frage Wie berechne ich den Widerstandswert für eine einfache LED-Schaltung? bestätigen dies auch.

Ich habe folgende LEDs:

  • v f = 3.3 v
  • ich f t j p = 20 m EIN

Verwendung einer 5-V-Stromversorgung:

  • v c c = 5 v

Das Einsetzen in die obige Gleichung ergibt:

R = v c c − v f ich f = 5 v − 3.3 v 20 m EIN = 85 Ω

Alles gut so weit.

Wenn ich jedoch den Rechner unter http://led.linear1.org/1led.wiz verwende, erhalte ich 100Ω . Wenn ich die ElectroDroid-App auf meinem Telefon verwende, erhalte ich 85 Ω .

Ich gehe also davon aus, dass der linear1-Rechner eine andere Methode zur Berechnung dieses Widerstandswerts verwendet. gibt es einen besseren Weg, dies zu tun?

Hi, kannst du sagen, wofür Vf und If stehen (nur neugierig :P)
@ Sean87: Sie sind Durchlassspannung (Vf) und Durchlassstrom (If) der LED.

Antworten (2)

Deine Rechnung ist richtig. linear1 rundet auf den nächsten E12-Wert auf, der zufällig 100 ist Ω . Der nächste E12-Wert wäre 82 gewesen Ω , und das wäre immer noch sicher, denn selbst wenn der Strom höher ist, wird der Unterschied innerhalb der 10% -Toleranz der E12-Serie gering sein.

Bearbeiten
Puristen mögen sagen, dass ich hier Abstriche mache. Russell hat eine lange Antwort über das Iterieren der Lösung, und andere jammern (hey, nichts für ungut!), dass das Aufrunden sicherer ist. Meine Antwort ist pragmatisch gemeint ; Kein professioneller Konstrukteur kann es sich leisten, 15 Minuten für die Berechnung des Widerstands einer klassischen Farb-LED aufzuwenden. Wenn Sie deutlich unter dem maximal zulässigen Strom bleiben, haben Sie genügend Headroom, um eine gewisse Rundung zu ermöglichen, und der gerundete Wert wird in der Helligkeit nicht wahrnehmbar sein. Bei den meisten LEDs steigt die wahrgenommene Helligkeit sowieso nicht viel über einen Wert von typischerweise 20 mA.

Ah! macht Sinn, danke. Ja, 82 Ω scheinen bei 20,7 mA nah genug zu sein.
Sie können die Rundung überprüfen. Wenn Sie 21 mA wählen, sollte der Widerstand 81 betragen Ω , und linear1 zeigt 82 Ω , wieder der nächste E12-Wert.
Nur ein kurzer (wahrscheinlich offensichtlicher) Nachtrag: Es ist besser, Ihre Widerstände aufzurunden, wenn Sie mit LEDs arbeiten, da dies sie eher unterlastet als überlastet, was sie hoffentlich länger hält. Obwohl 0,7 mA keinen Unterschied machen sollten und eine Variation von Vf den Strom wahrscheinlich um ungefähr das gleiche verfälschen wird ...
@Al - das ist mit Sicherheit der Grund, warum sie es aufgerundet haben. Aber wenn Sie nicht mit dem maximalen Strom rechnen (was Sie sowieso niemals tun sollten), können 21 mA statt 20 mA absolut nicht schaden.
Pragmatismus ... seufz ... Ich vermisse die Arbeit mit pragmatischen Menschen. Intellektuelle Ingenieure neigen dazu, bei Dingen, die völlig sinnlos sind, auf Kosten der wirklich wichtigen Dinge, wie Zeitpläne (und Mittagspausen und Wochenenden mit Familie/Freunden) eine Zwangsstörung zu bekommen ...
@Madmanguruman - ... an einem sonnigen Abend mit Freunden auf einer Terrasse in der Innenstadt etwas trinken. In der Tat müssen Sie Ihre Prioritäten unbedingt ausbalancieren !
@stevenvh Zum Glück werde ich nicht mehr so ​​oft für außergewöhnliche Anstrengungen herangezogen wie früher (vielleicht bin ich an diesem Punkt meiner Karriere einfach immun gegen Schuldgefühle und Drohungen!)
Wenn max 100 mA beträgt, mache ich mir über diese zusätzlichen mA keine allzu großen Sorgen.
@Jeremy - 100 mA sind ziemlich hoch, es handelt sich wahrscheinlich um Absolute Maximum Ratings (AMR). Sie sollten niemals kontinuierlich unter AMR arbeiten. Wie es schon sagt, ist es das absolute Maximum , was fast garantierten Schaden bedeutet, wenn Sie das überschreiten. Aber wie gesagt, die meisten LEDs haben ohnehin keinen großen Helligkeitsgewinn über 20 mA.

Ihre Formel ist korrekt, ABER um sie richtig auszuführen, müssen Sie das Ergebnis iterieren (oder eine einfache grafische Ladelinienmethode verwenden - siehe am Ende).
Dies liegt daran, dass der LED-Durchlassspannungsabfall nicht linear mit dem Strom ist (oder der Strom nicht linear mit dem Durchlassspannungsabfall ist). In vielen Fällen ist dieser Effekt nicht signifikant, aber in einigen Fällen kann er zu Ergebnissen führen, die 2:1 oder mehr fehlerhaft sind .

Wenn für den Vorwiderstand viel "Headroom" -Spannung vorhanden ist - die Differenz zwischen Vcc und Vf -, ist das ursprüngliche Ergebnis wahrscheinlich nahe genug, um korrigiert zu werden, um keine Rolle zu spielen. Aber wenn die Headroom-Spannung in Bezug auf Vf klein ist, ändern Änderungen der LED Vf mit dem Strom den Headroom, was den Strom ändert, was Vf ändert, was ... . Dies geschieht wirklich in Situationen der realen Welt.

Für weiße LEDs liegt Vf typischerweise im Bereich von 2,9 V bis 4 V mit typischeren Werten von 3,3 - 3,8 V bis vor kurzem und sagen wir 3,0 - 3,3 V in moderneren LEDs mit höherem Wirkungsgrad. In ernsthaften Produktionsanwendungen ist Vf in "Bins" verfügbar, sodass bei einem bestimmten Strom innerhalb von etwa +/- 0,1 V garantiert werden kann. Im Einzelhandel können Sie Proben aus jedem Behälter bekommen und Vf kann zB 3,3 V für eine LED und 3,6 V für eine andere nominell identische sein.

Beim Betrieb mit 5 V beträgt der Headroom 1,7 V bzw. 1,4 V für eine Stromschwankung von etwa (1,7-1,4)/1,7 = ~18 %. Hinzu kommen geringfügige Verschiebungen von Vf mit dem Strom wie oben und 20%ige Abweichungen von If können zwischen "identischen" LEDs resultieren. In den meisten Fällen wird dies nicht den geringsten praktischen Unterschied machen. Die Lichtleistung ist ungefähr proportional zur Stromstärke – 20 % Schwankung der Lichtleistung ist für alle außer den geübtesten oder erfahrensten Betrachtern mit dem Auge nicht erkennbar.

Wenn dies beispielsweise eine 5-Watt-Leistungs-LED war, kann der Unterschied in der LED-Verlustleistung 1 Watt betragen, und dies KANN einen Unterschied in den Betriebstemperaturen und der Lebensdauer machen.

All dies führt zu dem Hinweis, dass LEDs in "ernsthaften" Anwendungen von einer Konstantstromquelle angesteuert werden sollten, wenn Sie sich um den tatsächlichen Betriebsstrom kümmern. Bei "Anzeige"-Rollen oder Anwendungen mit geringer Beleuchtung spielt dies möglicherweise keine Rolle. In Hochleistungsanwendungen oder wo die LED-Lebensdauer wichtig ist, ist eine Konstantstromansteuerung unerlässlich.

SH kommentierte richtig:

Die klassische nicht iterative Methode wäre, die charakteristische Kurve der LED zu nehmen und eine Belastungslinie darüber zu ziehen, so dass sie die Kurve an dem vom Benutzer gewünschten Betriebspunkt schneidet. Die Steigung sagt Ihnen den Widerstand. Das taten die Leute in der Röhrenzeit, als es noch keine Taschenrechner gab.

Dies ist eine schnelle und einfache Methode, die das gleiche Endergebnis liefert. Wikipedia

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Einfaches und nützliches Ladelinien-Tutorial hier

Meist verwandte Bilder, jedes verlinkt auf eine Webseite hier

Obwohl theoretisch absolut richtig, kenne ich keinen Ingenieur, der seine Zeit damit verschwendet, für eine klassische LED zu iterieren (Übrigens, die grafische Methode ist schneller). Die optischen Unterschiede sind einfach zu gering. (Und vorausgesetzt, Sie betreiben die LED nicht mit ihrem maximalen Strom, was Sie sowieso niemals tun sollten)
@Russel - Was ist dieses "Ref: TMBJ" -Ding am Ende Ihrer letzten Antworten? Das Akronym-Wörterbuch sagt, es sei entweder They Might Be Jedi oder Thermoplastic Minerva Body Jacket. Wenn es eine Sig ist, gehört sie in dein Profil. Sie können auch Ihren Benutzernamen bearbeiten, wenn Sie möchten, dass er in all Ihren Antworten angezeigt wird.
@ Kevin - Meine Vermutung ist "Das könnte (J) nützlich sein" :-). In einem Kommentar zu dieser Antwort habe ich erklärt, warum es gelöscht werden würde, wie es Kortuk anscheinend getan hat.
Nützlich? Ich nehme an, es ist ein einfacher Tippfehler ...
Sie kennen jetzt einen Ingenieur, der LED-Ströme iteriert, wenn es eine gute Idee ist. Wenn Sie iterieren MÜSSEN, haben Sie zu wenig Spielraum für die Sicherheit - aber wenn Sie zu wenig Spielraum für die Sicherheit haben, müssen Sie iterieren. Es gibt keinen Grund, eine LED nicht mit ihrem maximalen NENNstrom zu betreiben, wenn sie einem Bedarf dient und wenn Sie richtig entwerfen. Ich habe ungefähr 2 Millionen LEDs "da draußen", die richtig ausgelegt sind :-) (und mit konstantem Strom betrieben werden).
Ah – der Phantom-Downvoting-Idiot hat fast ein Jahr nach dem Ereignis zugeschlagen.
Ich werde 220-Ohm-Widerstandsarrays für mein LED-Projekt verwenden. 220 Ohm waren ein Kompromiss zwischen Helligkeit und Begrenzung des Stroms zur LED. 5-Volt-Anwendung. Also .... habe ich recht? (Ich bin kein Ingenieur)
@TimSpriggs Welche Farb-LEDs? Welches Vf-Ziel, welches aktuelle Ziel. Weiß und Blau arbeiten mit Vf um 3 - 3,5 V, Rot mit 2 V, andere dazwischen. 5 V bei Vf = sagen wir 3,2 V und 220 R -> I = (5-3,2) / 220 = ~ 8 mA. Normalerweise niedriger als max. Aber rot 2V = (5-2)/220 =~ 14 mA. Immer noch niedriger als die typischen maximal zulässigen 20 mA, ABER das Maximum variiert je nach Typ. Und wenn Sie viele haben (sagen wir über 100), interessiert Sie möglicherweise der maximale Strom, aber wenn Sie nur wenige haben, ist dies normalerweise nicht der Fall. Als Richtwert gilt: Rmin = (Vsupply max - Vfmin)/I_LED_max, also wenn diese 5,2, 1,8, 20 mA sind, ist Rmin_safe = (5,2-1,8)/0,02 = 170 Ohm. Dies ergibt 20 mA max unter oben ...
@TimSpriggs ... angegebene Worst-Case-Bedingungen. Wenn stattdessen Vcc_abs_max = 5,2, VF_abs_min = 2,9 V, I_LED_max_allowed = 20 mA wäre, dann wäre Rmin = (5,2-2,9)/0,020 = 115 Ohm. Fügen Sie einen Spielraum für die Widerstandstoleranz hinzu, wenn Sie Imax_LED WIRKLICH nicht überschreiten möchten.
Die klassische nicht iterative Methode wäre, die charakteristische Kurve der LED zu nehmen und eine Belastungslinie darüber zu ziehen, so dass sie die Kurve an dem vom Benutzer gewünschten Betriebspunkt schneidet. Die Steigung sagt Ihnen den Widerstand. Das taten die Leute in der Röhrenzeit, als es noch keine Taschenrechner gab.
@sh- [8 Jahre später! :-) ] . Ja. Ich habe in dieser Welt gelebt :-). Ich bin altmodisch. Idealerweise wird natürlich ein Konstantstromantrieb verwendet und mit Temperatur, Produktionsspreizung, ... umgegangen.
@sh- Nach weiteren 20 Monaten habe ich am Ende einen Kommentar zur Load-Line-Methode hinzugefügt :-). Danke.
@RussellMcMahon Obwohl 20 mA durch eine LED im Jahr 2002 so aussehen, als sollten sie eine Warnung enthalten, nicht direkt auf die Lichtquelle zu schauen.
@spehro Das Jahr 2002 hat mich eine Weile am Kopf kratzen lassen :-).
@RussellMcMahon Offensichtlich ein Tippfehler (?). '
@SpehroPefhany In der Tat. Nach einer Weile - aber für einige Sekunden war es meinem Gehirn nicht klar :-). Ich dachte an den Zustand der LEDs im Jahr 2002 zurück. Hmm - überhaupt nicht hell. Nichia Safety hat ungefähr 2008 einige ihrer LEDs für mich getestet – das blaue Ende des Spektrums wurde als leicht gefährlich eingestuft. (Klassifizierung entgeht mir). Ich fragte sie nach Augengefährdungsproblemen und war angenehm überrascht, dass sie die Aufgabe der Laborwarteschlange zugewiesen hatten und mich zu gegebener Zeit benachrichtigen würden. Wir haben vielleicht fast eine Million von ihnen verwendet - klein für ihre Verhältnisse. Der immer noch beeindruckende NSPWR70CSS-K1
Richtige Formel für LED-Strombegrenzungswiderstand?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v