LED가 최대 전압을 갖는 이유는 무엇입니까?

간단한 LED 회로 (DC 전원, LED, 저항)에 전원을 공급할 때 올바르게 계산 된 전류 제한 저항 값이 사용되는 한 공급 전압이 문제가됩니까?

즉, 올바른 저항을 사용하고 LED의 순방향 전압을 알고 최대 전류를 알고 다음 과 같은 것을 사용하여 계산하는 한 12V 또는 24V로 LED에 전원을 공급하면 본질적으로 잘못된 것이 있습니까? , 동일한 변수를 알고 동일한 웹 사이트를 사용하는 3.5V 전원으로 동일한 LED에 전원을 공급할 수 있었습니까?

여기 LED에 사용할 최대 전압 양에 제한이 있다고 가정합니다 ... 예를 들어 CREE XP-G의 전기 특성 차트를 보면 전류를 전압의 함수로 보여줍니다. 약 2.5V @ 0ma에서 시작하여 약 3.25V @ 1500ma에서 최대 전압 (동일한 문서의 특성 표에 설명 된대로 LED의 정격 최대 전류).

3.25V 이후,이 차트는 매우 빠르게 접근하는 무한대 전류를 나타냅니다.

나는 이것이 내 질문과 관련이 있다고 가정하고, 그 모든 것이 어떻게 관련되어 있는지 궁금합니다. 나는 모든 기본적인 옴의 법칙을 확신합니다. 직장에서의 수학에 대한 설명을 고맙게 생각합니다.

다이오드를 구동하는 회로에 전원을 공급하는 데 사용하는 전압 자체는 제한이 없습니다. 다이오드는 다이오드가 볼 수있는 것에 만 관심이 있으며 전류 제한 저항에서 전압 강하를 볼 수 없습니다.

즉, 어느 시점에서주의해야 할 것은 저항을 통해 소비되는 전력, 즉$I^2R$. 필요한 전압 강하가 커지는 경우 전류를 일정하게 유지하려면 R이 결국 커지고 너무 많은 전력을 소비합니다. 밀 축 방향 리드 저항을 소비 할 수있는 전력은 1/4 와트입니다. 저항을 가로 지르는 전력을 1/4 와트로 제한하는 20mA 전류의 경우, 625ohm을 초과 할 수 없습니다. 즉, 최대 12.5V를 떨어 뜨릴 수 있으며 약 한 전원 공급 장치에서 실링 처리됩니다 적색 LED의 경우 14.5V. 소형 패키지 SMD 저항은 1 / 8W 이하인 경우가 더 나쁩니다. 더 많은 전압 강하가 필요하면 더 높은 전력 정격 저항으로 변경해야합니다.이 저항은 물리적으로 더 크고 비쌀 수 있습니다.

적절한 전류 제한 저항을 선택하면 LED 전체의 실제 전압이 너무 크게 변하지 않는 이유에 대해 "로드 라인"기술을 사용하는 것이 가장 편리합니다. 에서 http://i.stack.imgur.com/1cUKU.png (위키 미디어에서 공개 도메인 이미지) :

음의 기울어 진 선은 저항을 나타냅니다. 경우 이 될 것이다 저항기를 통해 전류의 경우 및 , 그 저항기를 통해 전류가없는 (저항기 전체에 전압 강하가 없다 참조). 회로는 저항선과 다이오드 곡선이 교차하는 평형 점에서 "작동"합니다. 다이오드와 저항을 통해 동일한 전류를 가져야합니다. R과 적게 변경 하면 다이오드 곡선이 얼마나 가파르 기 때문에 다이오드 전체의 최종 전압 강하 측면에서 생각할 수있는만큼이 지점이 크게 이동하지 않습니다.V D D / R V D = V D D V D $V_D = 0$$V_{DD}/R$$V_D = V_{DD}$$V_{DD}$

직렬 저항의 목적은 LED를 통해 전류를 조절하는 것입니다. 전류 제한 저항을 계산할 때 LED의 순방향 전압이 들어갑니다.

전류 제한 저항의 크기를 전압에 맞게 조정하면 더 높은 전압을 사용하는 데 근본적으로 아무런 문제가 없습니다. 동시에 전류 제한 저항에서 더 많은 전력을 소비하게됩니다. 따라서 충분한 전력 등급의 저항이 필요합니다.

일반적으로 다이오드 전류는 전압에 따라 지수가 증가합니다.

여기서 c는 형상, 도핑, 온도 등에 따라 일정합니다.

이것이 바로 고전력 LED가 항상 정전압 소스가 아닌 정전류로 구동되어야하는 이유입니다. c (예 : 온도 변화) 또는 U에 대한 작은 변화는 전류에 큰 변화를 일으킬 것입니다.

직렬 저항은 일반적으로 저항이 LED의 차동 저항보다 훨씬 높기 때문에 작동합니다. LED의 관점에서 볼 때 전압 소스와 저항은 전류 소스처럼 동작합니다.

정확하게 계산 된 전류 제한 저항 값이 사용되는 한 공급 전압이 중요합니까?

아니요. 다이오드는 현재 장치입니다. 회로에서 고려해야 할 전압 강하가 있지만 전류 구동 및 전류를 적절하게 제한하고 필요한 경우 다이오드를 냉각시키는 경우 (고전력 LED의 경우) 공급 전압 제한이 없습니다. .

LED 자체의 전압은 다이오드의 전압 강하가 될 것이며, 이는 다이오드를 통한 전류에 약간 의존하지만 대부분 다이오드의 구성에 달려 있습니다. 다이오드 단자에 너무 큰 전압을인가하면 (즉, 전류 제한 없음) 전류가 다이오드 한계를 초과하여 LED가 손상됩니다.

그러나 적절한 전류 제한으로 백만 볼트 전원 공급 장치를 사용하여 LED에 전원을 공급할 수 있습니다. 그 시점에서 다양한 부품의 단자 사이의 적절한 절연을 확인해야합니다 ...

LED는 순방향 전압이 무릎을 지나서 증가함에 따라 저항이 다른 다이오드와 마찬가지로 크게 감소하기 때문에 "최대 전압"을 갖습니다. 순방향 저항의 감소)는 LED가 소산해야하는 전력 및 그에 따른 작동 온도를 증가시킨다. 그런 다음 LED 접점을 통한 전류가 절대 최대 정격을 초과하여 상승하면 수명이 단축되고 마술 연기가 조만간 빠져 나옵니다.

언급 한 CREE XP-G의 경우, 데이터 시트 에서 순방향 전압 VS 순방향 전류 플롯을 가져 와서 아래와 같이 파생 순방향 전압 VS 순방향 저항 플롯으로 겹쳐 썼습니다. 곡선 피팅을 수행하지 않았기 때문에 오히려 조잡하지만 2.5V에서 2.75V의 순방향 전압의 작은 250 밀리 볼트 변화에 대한 순방향 저항의 큰 변화를 쉽게 볼 수 있습니다.

전압에 대한 이러한 극도의 민감성 및 다이오드의 무릎 위치를 확실하게 예측할 수 없기 때문에 LED는 일반적으로 원시 전압 소스가 아니라 제품을 절대 허용하지 않도록 설계된 정전류 또는 전류 제한 전압 소스에 의해 구동됩니다 LED를 통한 전류 및 LED의 전력 정격을 초과하기 위해 LED에 의해 강하되는 전압.

XP-G와 같은 저렴한 LED가 아닌 고전력의 경우 정전류 공급 장치를 사용하면 LED Vf의 변동이나 정전류에 대한 전압 입력에 관계없이 LED를 통해 전류를 고정 상태로 유지할 수 있으므로 이점을 활용할 수 있습니다. 공급. 그러나 가장 일반적으로 저항은 LED를 통한 전류를 제한하기 위해 전압원과 직렬로 사용됩니다.

저항의 값은 소스의 최대 출력 전압에서 LED의 지정된 최소 Vf를 빼고 그 차이를 원하는 LED 전류로 나누어 결정됩니다. 이 저항은 LED의 "최대 전압"이 절대 초과되지 않도록 보장하며 저항이 LED에 필요하지 않은 모든 것을 제거하므로 허용되는 소스 전압에 제한이 없음을 알 수 있습니다. .

다이오드의 피크 역 전압 (역 전압으로 간주 됨)을 다룰 것입니다. PIV는 역 바이어스 될 때 (즉, 전압이 역방향 임) 다이오드 접합이 분해되기 시작하는 전압입니다. 대부분의 LED의 경우 상대적으로 낮습니다 (5V가 일반적입니다. 빠른 검색을 수행하고 모두 5V를 가진 3 개의 다른 제조업체를 찾았습니다). 전원에 따라 중요하지 않을 수 있습니다 (낮은 전압 배터리는 상대적으로 약점이됩니다). AC / DC 컨버터와 같은 다른 전원은 릴레이 또는 소스와 같은 제어 장치를 켜고 끌 때 짧은 시간 동안 반대 극성의 디자인으로 높은 전압을 가질 수 있습니다.
따라서 전원이 5V보다 큰 응용 제품은 LED를 역으로 보호해야합니다. 이는 간단한 보호 또는 기타 고급 기술을 위해 LED에서 역 바이어스 된 다이오드 일 수 있습니다.