Manera fácil de averiguar el Vf de un LED para elegir una resistencia adecuada

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Me preguntaba cuál es la forma más fácil de averiguar el voltaje directo de un LED, utilizando herramientas de medición. Sé que podemos suponer que los LED rojos están alrededor de 1.8V - 2.2V, y que tenemos información similar para otros colores de LED, pero me preguntaba si hay una manera de averiguarlo sin suponer eso.

Compré varios LED que no tienen una hoja de datos con sus especificaciones, por lo que, como ejercicio, me gustaría escribir esa información. (Estoy aprendiendo)

La mayoría de las respuestas que veo comienzan conectando el LED en serie a una resistencia, pero quiero asegurarme de que la resistencia esté justo antes de conectarla.

led voltage resistors

— diegoreymendez
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Esto es demasiado vago y parece que estás haciendo todo demasiado complicado. ¿Qué quieres decir con "correcto"? Si tiene una corriente particular que desea pasar a través del LED, puede usar una fuente de alimentación con salida de corriente regulada o construir un circuito de sumidero de corriente simple. Conéctelo, mida Vf con un VOM. También puedes medir If, si quieres. Solo asegúrese de que la caída de voltaje del amperímetro no esté incluida en la medición de voltaje. Después de conocer Vf en su If deseado, debería poder calcular fácilmente un valor de resistencia apropiado.

— mkeith 01 de

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También es posible que mi comprensión sea incorrecta, así que siéntase libre de señalar errores conceptuales en mi pregunta. Mi duda es: me gustaría calcular el Vf de un LED antes de conectarlo a una resistencia. La razón es que soy un novato y me gustaría evitar hacer suposiciones al respecto. Mida primero -> calcule -> implemente.

— diegoreymendez 01 de

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Siempre debe tener a salvo una corriente pequeña, de modo que pueda comenzar con una resistencia que sepa que será demasiado grande, luego pruebe resistencias cada vez más pequeñas (por lo tanto, más y más corriente). Detente cuando estés contento con lo brillante que es.

— Austin

El artículo de Wikipedia Circuito LED tiene una buena explicación sobre los diversos cálculos y consideraciones necesarias para circuitos LED simples.

— Richard Chambers el

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Estoy de acuerdo con algunos de los otros aquí ... lo estás intentando demasiado.

Como otros han mencionado, la caída hacia adelante de un LED varía con su corriente de polarización, pero para casi todas las aplicaciones que un aficionado ingrese a esto, no es algo por lo que deba pasar mucho tiempo preocupándose.

Casi todos los multímetros portátiles tienen una configuración de diodos. Le indicará el voltaje directo de un diodo en el nivel de polarización de prueba del medidor (generalmente unos pocos mA). Esto lo colocará en el estadio correcto muy rápidamente.

Determinación de la caída directa de LED (manera fácil)

Ajuste el medidor a la configuración de diodo (es decir, # 14 en esta imagen).

esta imagen

Conecte el LED a los cables del medidor, verificando la polaridad correcta
El medidor indicará una caída hacia adelante (generalmente 1 V-3 V para la mayoría de los LED). Tenga en cuenta que el LED puede iluminarse.

Ahora que tiene la caída de voltaje directa del LED, puede calcular la cantidad de voltaje que todo el resto de la "cadena" tendrá que bajar. Para circuitos muy simples, puede ser una resistencia limitante. Para circuitos más complejos puede ser un transistor bipolar o de efecto de campo, o tal vez incluso algo más esotérico. De cualquier manera: el voltaje a través de un circuito en serie se distribuirá a través de todos los elementos en el circuito. Supongamos un circuito muy simple con un LED rojo, una resistencia y el suministro.

Si el medidor indicó 1.2V Vf para el LED, sabe que su resistencia tendrá que caer 5V - 1.2V o 3.8V. Suponiendo que desea unos 10 mA a través del LED, ahora es una simple cuestión de aplicar la ley de Ohm. Sabemos que en un circuito en serie la corriente a través de todos los elementos debe ser idéntica, por lo que 10 mA a través de la resistencia significa 10 mA a través del LED. Asi que:

R = V / I
R = 3.8V / 10mA
R = 380 ohms

Si conecta su LED a su suministro de 5V con una resistencia de 380 ohmios en serie, encontrará que el LED brilla intensamente como lo pretendía. ¿Ahora puede su resistencia manejar la disipación de potencia? Veamos:

P = V * I
P = 3.8V * 10mA
P = 38mW

38mW está dentro de las especificaciones de disipación para cualquier resistencia de 1/4 o 1 / 8W. En términos generales, desea mantenerse por debajo de la potencia nominal de un dispositivo a menos que sepa lo que está haciendo. ¡Es importante darse cuenta de que una resistencia que está clasificada para 1 / 4W no necesariamente será fría al tacto cuando se disipa 1 / 4W!

¿Qué pasaría si quisieras manejar ese mismo LED con un suministro de 24V? La ley de Ohm al rescate nuevamente:

R = V / I
R = (24V - 1.2V) / 10mA
R = 22.8V / 10mA
R = 2280 ohms (let's use 2.4k since it's a standard E24 stock value):

Y una comprobación de potencia (usando una ecuación de potencia alternativa solo para cambiar las cosas):

P = V^2 / R
P = 22.8V * 22.8V / 2400 ohms
P = 217mW

Ahora notará que al elevar el voltaje aplicado, hemos elevado el voltaje a través de la resistencia, y eso a su vez hace que la potencia total disipada por la resistencia aumente considerablemente. Si bien es técnicamente 217mW debajo de la resistencia de 250 mW un cuarto de vatios puede manejar, será más caliente . Sugeriría pasar a una resistencia de 1/2 W. (Mi regla general para las resistencias es mantener su disipación por debajo de la mitad de su clasificación a menos que las esté enfriando activamente o tenga necesidades específicas establecidas en la especificación).

— akohlsmith
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Respuesta sublime, excepto que la caída de CE en la saturación en un transistor no necesita ser (y a menudo no) 1.4V, de lo contrario todo se explicó y funcionó perfectamente.

— Asmyldof 01 de

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@diegoreymendez Sí, mi medidor los tiene a ambos en la misma configuración también. Por lo general, habrá otro botón para seleccionar entre modos en la misma posición del interruptor de selección. Consulte el manual de su medidor para conocer los detalles de su medidor.

— akohlsmith 01 de

2

@diegoreymendez tienes razón, quieres saber cuál es el Vf para conducirlo correctamente, pero lo que todos estamos diciendo aquí es que una "regla general" muy aproximada es apropiada para este tipo de aplicación. Muchos novatos quedan atrapados en ser muy precisos cuando no se necesita más que un poco de precisión. Cuando debe ser preciso y cuándo puede ser general, viene con experiencia y, por lo general, también con partes destruidas. :-)

— akohlsmith 01 de

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@diegoreymendez: Su medidor aparentemente tiene una lectura máxima de 1.99 voltios en el modo de prueba de diodos, por lo que no puede indicar el Vf si es más alto que eso. Tendrá que usar uno de los métodos mencionados en otras respuestas para los LED de mayor voltaje.

— Peter Bennett

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@ Ned64 sin una hoja de datos, está reducido a experimentar. Un medidor de luz y una resistencia variable le darán una curva que muestra la corriente de entrada frente a la salida de luz. Será un poco más complejo que esto, pero realmente no existe la "corriente perfecta": todos los componentes variarán con PVT. Elija un valor que funcione para el caso del 80% (que en realidad es probablemente el 99%) y ejecútelo.

— akohlsmith

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Si tiene una fuente de alimentación con límite de corriente ajustable (como este ), entonces se vuelve muy fácil.

Ajuste el voltaje de salida a alrededor de 5V y marque el límite de corriente hasta el fondo.
Conecte el diodo directamente a la fuente de alimentación, sin resistencia. No te preocupes ¡Ya has limitado la corriente!
Marque la corriente hasta que alcance su objetivo (por ejemplo, 20 mA).

La fuente de alimentación está limitando la corriente a través del LED al límite marcado. La pantalla de voltaje le mostrará qué voltaje se requiere para impulsar tanta corriente. ¡Esa es tu tensión directa!

— bitsmack
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eso no parece rápido o fácil, pero funcionará. Para mí, rápido y fácil es usar la configuración de caída de diodo de mi medidor y medir el LED. :-)

— akohlsmith 01 de

@akohlsmith ¡Eso es verdad! ¡Deberías poner eso en una respuesta! Encuentro que mi medidor sólo da una estimación aproximada, ya que la Vf puede ser considerablemente diferente en 1-2mA que a 20mA ...

— Bitsmack

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No es necesario acortar la salida, simplemente reduzca el límite de corriente a cero, conecte el LED a través del suministro, luego ajuste la corriente para la corriente del LED deseada y lea el voltaje de salida del suministro. Eso será Vf.

— EM Fields

@EMFields ¡Ja, he estado haciendo ese paso extra durante años! Gracias a ti.

— Editaré

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@diegoreymendez Sí, la razón de la resistencia en serie es limitar la corriente que fluye a través del LED. Su LED "estándar", llamado "5 mm" o "T 1-3 / 4", generalmente puede manejar 20 mA. Algunos LED de montaje en superficie solo pueden manejar unos pocos mA, mientras que un LED de 3W puede manejar un amplificador completo (¡a Vf = 3V!). Cuanto más actual, más brillante es la iluminación. Por lo general, encuentro que 5 mA es suficiente para un LED de 5 mm, aunque puede tomar 20 mA. Depende de su aplicación.

— bitsmack

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Los LED más comunes pueden manejar al menos 20 mA, por lo que si selecciona un valor de resistencia que pasará 20 mA cuando se conecta directamente a través de su fuente de alimentación, un LED no se dañará cuando se conecte en serie con esa resistencia. Luego, solo mida el voltaje a través del LED para obtener el voltaje directo del LED. El voltaje del LED variará ligeramente con la corriente, pero la corriente que finalmente elija usar no es en absoluto crítica.

En general, supongo que los LED rojos, amarillos y verdes comunes son de aproximadamente 2 voltios, y apunto a una corriente de aproximadamente 10 mA (aunque recientemente tuve algunos LED verdes extremadamente eficientes donde tuve que reducir la corriente a menos de 1 mA para obtener el brillo deseado) (¿oscuridad?)). ¡No hay necesidad real de ser extremadamente científico al respecto!

— Peter Bennett
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De hecho, recientemente probé un par de carretes de una fábrica china y el LED rojo intenso, verde esmeralda, aguamarina y naranja eran tan brillantes, en los tableros de prueba normales para indicar señales lógicas, uso 0.05 mA para evitar la ceguera en el caso de un byte completo 1 a la vez.

— Asmyldof

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Para ampliar la respuesta de Peter Bennett: tome su LED, agregue una resistencia de 1k y aplique 12 voltios (asegurándose de obtener la polaridad correcta). Ahora mida el voltaje a través del LED. Esto le dará Vf a aproximadamente 10 mA. Si desea conocer Vf a 20 mA, use una resistencia de 500 ohmios. Si quiere saber Vf a 1 mA, use un 10k. Ninguno de estos números es súper preciso, pero conocer Vf con precisión no es una idea generalmente útil. Como mínimo, Vf variará con la temperatura, por lo que obsesionarse con eso no lo llevará a ninguna parte.

— WhatBoughBeast
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No comprende cómo funciona un LED en que Vf no es el voltaje que coloca en un LED para que funcione, es el voltaje que aparece (se cae) a través de un LED cuando la corriente se fuerza a través de él.

Si observa una hoja de datos adecuada, verá Vf (min), Vf y Vf (max) especificados para una corriente particular, y lo que eso significa es que si fuerza la corriente especificada a través del LED, puede esperar Vf caer en cualquier lugar entre Vf (min) y Vf (max), siendo Vf el valor típico.

Entonces, la respuesta a su pregunta es:

ingrese la descripción de la imagen aquí

La fuente de alimentación es cualquier fuente de voltaje variable, R proporciona un balasto para el LED, disminuyendo su sensibilidad a las variaciones de la fuente de alimentación.

Eso evitará que el LED libere su humo mágico si accidentalmente eleva el suministro demasiado, y su valor [R] no es crítico, dentro de lo razonable.

Por ejemplo, si usa una resistencia de 1000 ohmios y está tratando de empujar 20 mA a través del LED, esos 20 mA también deben pasar por R, por lo que R caerá:

E = IR = 0,02 UNA \times 1000 Ω = 20 voltios,

$\text{ E = IR} = 0.02A \times 1000 \Omega = \text {20 volts,}$

y necesitarás algo de espacio para el LED.

"A" es un amperímetro utilizado para medir la corriente a través del LED, y "V" es un voltímetro utilizado para medir el voltaje a través del LED.

En uso, lo que haría sería iniciar el suministro a cero voltios y luego subirlo hasta que el amperímetro lea 20 miliamperios, luego el voltaje que se muestra en el voltímetro sería Vf para ese diodo en particular en esa corriente y ambiente particulares temperatura.

Volviendo a su pregunta, la forma de determinar qué valor de resistencia en serie es "correcto" para su LED es primero determinar su Vf a la corriente directa deseada (If) y luego usar la ley de Ohm para determinar el valor de la resistencia, Me gusta esto:

R = \frac{V s - V F}{yo F}

$\text {R = } \frac{Vs - Vf}{If}$

Suponiendo, entonces, que Vs (el voltaje de alimentación) es de 12 voltios, que Vf es de 2 voltios y que si es de 20 mA, tendremos

R = \frac{12 V - 2 V}{0,02 UNA} = 500 ohmios

$\text {R = } \frac{12V - 2V}{0.02A} = \text{500 ohms}$

Luego, para determinar la potencia que disipará la resistencia, podemos escribir:

Pd = (Vs - Vf) \times Si = 10V \times 0.02A = 0.2 vatios

$\text{Pd = (Vs - Vf)} \times \text{If}\ = \ \text{10V} \times \text{0.02A} = \text{0.2 watts}$

510 ohmios es el valor E24 más cercano (+/- 5%) que mantendrá If en el lado conservador de 20 mA, y una resistencia de 1/4 vatios debería estar bien.

Sopa de pato, ¿eh? ;)

— Campos EM
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Sin embargo, va en ambos sentidos. Si tuviera una fuente de voltaje perfecta con V = Vf del LED a alguna corriente, y nada más, el LED pasaría esa corriente. Por supuesto, la mala noticia es que si está un poco por encima (suministro imperfecto, deriva debido a la temperatura, etc.) su corriente podría ser significativamente mayor y apagar el LED, por lo que no es una buena forma de regular las cosas en la práctica.

— hobbs

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Construya una fuente de corriente constante porque los suministros de banco comunes no bajarán tan bajo. Esto podría ser un circuito fácil de 1 o dos transistores. Es fácil porque no necesita ser preciso. Una corriente sensible sería la corriente con la que tiene la intención de conducir el led. Ahora su DVM le dará la medida de voltios hacia adelante y no apagará ningún LED

— Autista
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