¿Por qué exactamente no se puede usar una sola resistencia para muchos LED paralelos?


Respuestas:


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La razón principal es porque no puede conectar diodos de forma segura en paralelo.

Entonces, cuando usamos una resistencia, tenemos un límite de corriente para toda la sección de diodos. Después de eso, depende de cada diodo controlar la corriente que lo atraviesa.

El problema es que los diodos del mundo real no tienen las mismas características y, por lo tanto, existe el peligro de que un diodo comience a conducir mientras que otros no.

Entonces, básicamente, quieres esto ( abierto en el simulador de circuito de Paul Falstad ):

Primer circuito, los 3 LED tienen exactamente el mismo voltaje directo

Y en realidad obtienes esto ( abierto en el simulador de circuito de Paul Falstad ):

Segundo circuito, los 3 LED tienen diferentes valores de voltaje directo

Como puede ver, en el primer ejemplo, todos los diodos conducen cantidades iguales de corriente y en el segundo ejemplo, un diodo conduce la mayor parte de la corriente, mientras que otros diodos apenas conducen nada. El ejemplo en sí es un poco exagerado, por lo que las diferencias serán un poco más obvias, pero demuestran muy bien lo que sucede en el mundo real.

Lo anterior está escrito con la suposición de que elegirá la resistencia de tal manera que establezca la corriente de modo que la corriente sea n veces la corriente que desea en cada diodo donde n es el número de diodos y que la corriente es realmente mayor que la corriente corriente que un solo diodo puede conducir de manera segura. Lo que sucede entonces es que el diodo con el voltaje directo más bajo conducirá la mayor parte de la corriente y se desgastará más rápido. Después de que muere (si muere como circuito abierto), el diodo con el siguiente voltaje directo más bajo conducirá la mayor parte de la corriente y morirá incluso más rápido que el primer diodo y así sucesivamente hasta que se quede sin diodos.

Un caso en el que puedo pensar dónde puede usar una resistencia que alimenta varios diodos sería si la corriente máxima que pasa por la resistencia es lo suficientemente pequeña como para que un solo diodo pueda funcionar con corriente completa. De esta manera, el diodo no morirá, pero yo mismo no he experimentado con eso, así que no puedo comentar cuán buena idea es.


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En la práctica, los diodos son propensos a tener caídas de voltaje que son bastante cercanas entre sí, y un voltaje suficiente para empujar una corriente excesiva a través del diodo con la caída más baja casi seguramente empujará algo de corriente a través de los que tienen caídas más altas. Dependiendo de cuánta variación haya en los LED y cuán "cerca del borde" uno quiera ejecutarlos, puede ser práctico colocar algunos en paralelo con una resistencia.
supercat

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Para empeorar las cosas, puede tener problemas de fuga térmica en los que a medida que el diodo comienza a calentarse por la corriente que lo atraviesa, sus características cambian de modo que tendrá más flujo de corriente a través de él, lo que lo hace aún más caliente.
Kellenjb

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+1 a pesar del hecho de que no podía ver las simulaciones de circuitos vinculados, probablemente porque mi firewall no me permite ejecutar Applets Java. Hubiera sido bueno poder ver imágenes de los circuitos vinculados a las simulaciones. Esa es una ventaja de CircuitLabs sobre los simuladores web basados ​​en Java. Pero en general, la explicación es muy clara, incluso sin las imágenes.
Ricardo

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@Ricardo: Ese simulador de circuito fue portado a JavaScript en 2015. Además, tomé tu sugerencia y agregué un GIF para cada circuito.
Denilson Sá Maia

1
@ DenilsonSá - ¡FANTÁSTICO! ¡¡¡Bien hecho!!!
Ricardo

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OK, hagamos el cálculo.

Un modelo simplificado para un LED es una fuente de voltaje fijo en serie con una pequeña resistencia. Vamos a escoger este LED de Kingbright.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Ω

Ω

R=5V2V220mA=75Ω

Eso es si ambos LED son iguales. Ahora suponga que existe una ligera discrepancia entre los LED y que 1.9V para el segundo LED es en realidad 1.92V, solo una diferencia del 1%.

VLIRΩ

IR=5VVL75Ω

La corriente a través del primer LED:

I1=VL1.9V5Ω

y, igualmente para LED 2:

I2=VL1.92V5Ω

IR=I1+I2

5VVL75Ω=VL1.9V5Ω+VL1.92V5Ω

VL

I1=21.94mAI2=17.94mA

conclusión

Solo la menor discrepancia en el voltaje del LED (1%) ya da como resultado una diferencia del 18% en la corriente del LED. IRL la diferencia puede ser mayor y puede haber una diferencia visible en el brillo. El efecto será peor para resistencias internas más bajas.


cálculo simple y limpio ... solo puede hacer +1.
Jasser

La falla en este análisis es que la variación del LED se debe principalmente a ESR en Vf y no al voltaje de umbral Vth a baja corriente como 5% If. Donde LED ESR = 0.5 / Pmax con una tolerancia muy amplia. 0.25 a 1 / Pd típ. Excepto aquellos en el mismo lote.
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

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Vea mi respuesta detallada reciente aquí

La corriente se dividirá de manera desigual debido a la propagación de las características del LED.

Aquellos que dibujan más de lo que comparten se pondrán más calientes y dibujarán aún más.

Aquellos que dibujan menos de lo que comparten se enfriarán y dibujarán menos.

Si tiene 10 LED y los conecta en paralelo y los conduce con un solo LED aproximadamente a la corriente nominal para los 10, entonces:

  • Con los LED típicos de bajo costo, la coincidencia Vf / If será lo suficientemente pobre como para que los LED Vf más bajos puedan consumir 2, 3 o 4 veces su corriente nominal.

  • Los LED de sobrecorriente morirán rápidamente.

  • Ahora hay 9 LEDS para compartir suficiente corriente para 10. La corriente PROMEDIO es del 110%. El LED de Vf más bajo se sobrecargará nuevamente y fallará, pero esta vez sucederá aún más rápido ya que hay más corriente disponible por LED.

  • El siguiente ... :-) - reacción en cadena.

Mire una antorcha multi-LED asiática * barata típica.
Tenga en cuenta los LED que son más brillantes. Opere la antorcha por un tiempo y luego vuelva a observar.
Después de no mucho tiempo, los LED más brillantes estarán más tenues o muertos.
Observe los LED más brillantes ...

  • Digo "asiático barato", ya que la mayoría de las antorchas LED múltiples son de origen chino y la mayoría son de bajo costo, por lo que su precio es difícil de superar. Se basan en gran medida en "lo que soportará el mercado" y el mercado soportará basura. Las luces LED de otros países con múltiples LED O luces fabricadas en China con un diseño adecuado cuestan más y son menos populares. Hay una razón para el costo adicional.

LED en serie (2 grupos).
Unidad de corriente constante.
Cuesta más.

ingrese la descripción de la imagen aquí


Poner varios diodos en paralelo será "seguro" si la corriente total no es mayor que la corriente permitida de un solo LED; dependiendo de qué tan bien coincidan los LED, uno puede ir un poco más allá de eso sin exceder la clasificación actual de cualquier LED. Si uno tiene tres LED en paralelo con un máximo de 20 mA, y su coincidencia es tal que uno puede recibir hasta el 50% de la corriente, uno estaría limitado a conducir la cadena a 40 mA, lo que puede dar como resultado que dos LED obtengan 10 mA mientras uno obtiene 20 mA, o en los tres obtiene 13 mA.
supercat

Si uno está dispuesto a aceptar el nivel más bajo de iluminación que podría obtener de algunos o de todos los LED, el enfoque directo-paralelo "funcionaría" y no necesariamente afectaría la vida útil del producto. Por otro lado, si uno no necesita LED para operar a pleno brillo, puede ser más rentable usar LED más pequeños y más baratos y limitar la corriente por separado.
supercat

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Eso funcionaría si todos los LED tuvieran características idénticas. Desafortunadamente, ese no es el caso. y tendrán diferentes corrientes fluyendo a través de ellos. Varios LED en serie pueden tener una sola resistencia limitadora de corriente, por supuesto.


0

TLDR;

Si la resistencia limita la corriente a 15 ma, entonces a medida que se enciende cada LED, la corriente se compartirá y se reducirá a través de ellos, lo que significa que se atenuará a medida que se encienda más.


-3

Bueno, esto no es estrictamente cierto.

Con frecuencia uso una placa de pruebas con 8 LED para la depuración integrada. La diferencia es que si bien tengo los 8 LED conectados a tierra a través de una sola resistencia (fue más rápido desconectar el PCB de esta manera), la corriente se suministra desde pines separados del microcontrolador. ¡Depende de lo que quieras decir con "paralelo", supongo!


Solo mencioné lo que pensé que era un caso marginal bastante relevante para una pregunta mal formulada. (Rolls eyes)
GigaJoules

Si cree que la pregunta está mal redactada, presione la bandera para la intervención del moderador o edítela si tiene suficiente reputación.
winny

La pregunta es cuál es la pregunta.
GigaJoules

2
Sin embargo, lo que has descrito no es un circuito paralelo. Básicamente, tiene 8 LED en serie con una resistencia controlada por 8 fuentes diferentes ...
Doodle
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