이론과 현실의 LED 전력 소비


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이론적으로 하나의 LED가 10mA를 소비하면 17 개의 병렬 LED가 170mA를 소비하지만 실제로는 17 개의 병렬 LED를 연결할 때 170mA가 아닌 100mA 만 소비했는데 왜 이론과 현실의 차이가 있습니까? 하나의 LED의 전력 소비 17 개 LED의 전력 소비


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주변에서 빛이 비출 때 LED는 얼마나 많은 전압을 생성합니까? 순방향 전류를 크게 줄이는 것으로 충분합니까?
Andy 일명

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@Andyaka 나는 그 효과가 언급 된 문제의 동일한 순서에 있다면 놀랄 것입니다.
W5VO

참고 : 이미지에 기록 된 빛의 강도는 파워 레일 중앙의 브리징 점퍼 왼쪽에있는 9 개 세트에서 시각적으로 더 큽니다. 이를 통해 Passerby의 설정이 설정에 저항이 있고 전원 입력과 적어도 두 번째 LED 세트 사이의 전압이 떨어질 수 있습니다.
Makyen

답변:


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이러한 각 LED의 IV 곡선이 완전히 동일하다고 가정합니다. 명시된 사양은 명목상의 일반적인 수치이며 변형이있을 것입니다.

하나의 LED는 1.9VF에서 10mA 일 수 있지만 다른 하나는 8 또는 12mA이거나 동일한 VF에서 다를 수 있습니다. 그것은 밝기를 고려하지도 않습니다. IV 곡선이 동일한 두 개의 LED는 색상과 밝기가 눈에 띄게 다를 수 있습니다.

또한 공급품의 정밀도 또는 반올림을 고려해야합니다. 앰프의 100 번째까지만 측정합니다. 적절한 단일 밀리 암페어 범위로는 충분하지 않습니다.

또한 사용중인 브레드 보드의 저항을 고려하십시오. 첫 번째 LED와 마지막 LED의 전압을 측정하면 차이가 나타날 수 있습니다.

전류 모드에서 양호한 전류계 또는 멀티 미터를 사용해야하고이 회로의 각 LED를 개별적으로 측정하여 각 LED가 실제로 소비하는 양을 확인해야합니다.


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PSU 미터의 해상도는 0.01A (10mA)입니다. 실제 LED는 단일 LED의 경우 5mA ~ 15mA 사이 일 수 있습니다.

노란색 멀티 미터를 mA 범위로 전환하고 리드를 올바른 소켓에 연결 한 다음 멀티 미터를 하나의 LED와 직렬로 연결하여보다 정확한 측정을 수행하십시오.

이러한 방식으로 병렬 LED는 권장하지 않습니다. 순방향 전압 강하가 낮은 것이 전류를 흐르게합니다. 전류 제한 공급 장치와 직렬로 연결하거나 각 LED와 저항을 직렬로 연결하여 전류를 제한하십시오.


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트랜지스터와 Passerby는 귀하가 요청한 질문에 완벽하게 좋은 답변을했지만 좀 더 포괄적 인 것을 시도해 보겠습니다.

충분한 수의 LED가있는 것으로 보이며 여분의 예비 부품이있는 경우이 실험을 시도하십시오. 1.9V에서 1 개의 LED를 구동합니다. 전류를 기록하십시오. 전압을 2.0으로 높이십시오. 이제 2.1을 시도하십시오. 전류가 매우 빠르게 증가하는 것을 알 수 있으며 2.1 볼트가 LED를 죽이지 않으면 놀랄 것입니다. 이제 LED를 200ohm 저항으로 교체하고 테스트를 반복하십시오. 이는 턴온 전압에 도달하면 저항보다 LED를 사용하여 전류가 훨씬 더 빠르게 상승한다는 것을 확립합니다.

고정 전압의 경우 LED의 온도가 증가함에 따라 LED를 통한 전류가 증가합니다.

점점 뜨거워 지므로 전류가 증가하고 온도도 상승합니다. 물론 현재의 전류가 더 많이 증가한다는 것을 의미합니다. 기술적 인 용어가 열 폭주 라는 것을 알 수 있습니다 . 따라서 이는 가장 중요한 첫 번째 규칙으로 이어집니다. 전압 소스에서 LED를 구동하지 마십시오. 항상 전류를 제한하십시오. 이는 가장 높은 전압을 제공하고 전류 제한 저항을 직렬로 사용하여 가장 쉽게 수행됩니다. 귀하의 경우, 5V 전원과 300ohm 저항은 약 10mA를 안전하게 제공합니다.

또한 설정에서 LED 선택에 운이 좋았다는 것이 표시됩니다. 모두 같은 밝기 인 것 같습니다. Passerby가 말했듯이, 이것은 일반적으로 사실이 아닙니다. 따라서 여러 LED를 함께 묶어서 단일 저항에서 구동하지 마십시오. 그렇게하면 LED의 밝기 범위가 넓어집니다. 균일 한 밝기를 원하지 않으면 이것이 정상이라고 생각할 수도 있지만 고려해야 할 사항이 하나 더 있습니다.

총 100mA에 대해 10 개의 LED가 병렬로 그려져 있으며 각 도면에 10mA가 필요하다고 가정 해 봅시다. 이렇게하려면 5 볼트 전원 공급 장치와 30 옴 저항을 사용합니다. 균일하지 않은 밝기로 괜찮습니다. 문제가 있습니까?

아마 가능합니다. 동일한 전압에서 LED의 밝기가 균일하지 않은 것처럼 동일한 전압에서 동일한 전류를 소비하지도 않습니다.

LED 중 하나가 자연적으로 공통 전압에서 다른 것보다 약간 더 많은 전류를 소비한다고 가정 해 봅시다. 즉, 전력은 전압과 전류의 전류가 같기 때문에 다른 것보다 더 많은 전력을 소비하므로 더 뜨겁습니다. 결과적으로 전압이 더 떨어지고 더 많은 전류가 흐릅니다. 최악의 경우 가장 약한 LED가 끊어 질 때까지 점점 더 많은 전류가 흐르고 열리지 않을 것입니다. 이것은 다음으로 가장 약한 LED가 전류를 흘리기 시작하고 최악의 경우 모든 LED가 죽을 때까지 프로세스가 계속됨을 의미합니다. 이 프로세스는 다른 구성 요소에서도 발생할 수 있으며 "폭죽 모드"라는 별명을 얻었습니다. 이 경우 너무 높은 전류 제한으로 가능합니다. 즉,

이것은 따라야 할 다른 규칙으로 이어진다 : 전류를 각 LED에 개별적으로 제한한다. 이는 일반적으로 LED 당 하나의 저항기 또는 일련의 LED를 의미합니다. 예를 들어 12V 소스가있는 경우 4 개 또는 5 개의 LED를 직렬로 연결하고 단일 저항을 사용하여 스트링의 전류를 제한 할 수 있습니다. 결과를 알고있는 한 적은 수의 LED에 대해이 문제를 해결할 수 있습니다. 병렬로 2 개의 LED를 사용하면 일반 작동 전류의 두 배로 죽는 LED가 많지 않기 때문에 폭죽 모드 고장에 대해 걱정할 필요가 없지만 여전히 밝기가 다릅니다. 병렬로 배치 한 LED가 많을수록 치명적인 오류가 발생할 가능성이 커집니다. 선택은 당신에게 달려 있으며, 몇 번 화상을 입을 때까지 기회를 잡기를 원할 것입니다.

"좋은 판단은 경험에서 나옵니다. 경험은 나쁜 판단에서 나옵니다."


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모든 누락 키워드입니다led thermal runaway
Passerby

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간단한 대답은 0.0158에서 0.0058A를 읽어야하는 "1 유효 숫자"만있는 반올림 오류입니다.

그러나 이제 단일 LED 판독 값에서 3 개의 중요한 수치가 없기 때문에 LED 당 전류 100 / 17 = 5.8mA를 계산할 수 있습니다.

또한 전압 상승에 따른 전류 상승을 예측할 수 있습니다. 공칭 5mm Ultrabright LED의 내부 ESR은 15Ω입니다. // 15 개의 LED가있는 경우 ESR은 ~ 1Ω입니다. (& 17 약간 적음) 따라서 0.10 V의 모든 정확한 상승은 ~ 0.10A의 상승을 초래하여 Vf 곡선의 "무릎"이 1.8V임을 암시하며 ESR이 동적으로 상승합니다.

LED에서 일치하지 않는 ESR을 방지하려면 병렬로 최대로 구동 할 때 ESR의 최소 50 % 또는 약 8Ω을 추가하는 것이 좋습니다.

이는 Vf 대 If에 영향을 미치며 단일 배치에서 1 % 미만의 좁은 공차를 가지거나 혼합 배치에서 높은 쪽의 넓은 공차를 가질 수 있습니다. ergo는 전류 공유에 영향을 미치며 자체 발열로 Vf가 감소 할 때만 중요해집니다. 이 차이는 특히 내부 임계 전압이 감소하는 (Shockley Effect) 20mA 이상의 상승 전류에서 가속화되므로 내부 ESR 벌크 저항 양단의 전압이 상승하여 공급 장치의 정전압에서 더 많은 전류를 끌어옵니다.

사실상 LED는 저전압 제너만큼이나 정확하며, 고휘도 LED의 공급 업체 품질 향상으로 인해 유사한 허용 오차를 갖는 경우가 많습니다.

이 RED LED의 대략적인 공식은

Vf = 1.8 + If * ESR

작은 시리즈 R 시리즈를 자연스럽게 추가하면 "전류 공유 다이오드 열 폭주"로 인한 감도 불일치가 제거됩니다.

작은 시리즈 R을 추가하면 예상되는 전류를 안정화 할 수 있다는 장점이있어 사실상 효율이 떨어집니다.

이제 공식은 다음과 같습니다.

Vout = 1.8 + If * (ESR '+ Rs)

여기서 Vout은 위의 ESR에 포함될 수있는 ESR이있는 드라이버 또는 Vcc입니다. 예를 들어 5V CMOS는 ~ 50Ω이고 CMOS <= 3.3 최대 Vcc는 ~ 25Ω ESR입니다.

. 그런 다음 If를 선택하고 R을 해결하십시오.

그러나 대부분의 사람들은 단순히 공칭 Vf @ 20mA를 사용하여 RS를 계산합니다.

Rs = (Vcc-Vf) / If

그런 다음 최악의 최대 Vcc를 사용하여 R을 해결하고 해결을 선택합니다.

ESR은 CMOS 및 MOSFET에서 RdsOn이라고도하는 차동 저항에 대한 편리한 용어입니다.

백색 5mm LED 용

Vf = 2.85 + If * 15Ω

공차가 비슷한 공칭 양호한 부품의 경우.


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개별 LED의 저항이 더 크고 병렬로 연결할 때 병렬 저항이 개별 값에서 감소하기 때문에 10 LED의 전류가 적습니다. 1 / Rt = 1 / R1 + 1 / R2 + ..........


병렬 LED가 왜 더 많은 전류를 소비해야하는지 설명 할 것입니다. 병렬로 연결된 저항은 총 저항이 낮으므로 더 많은 전류가 흐릅니다.
JRE
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