¿Cuál sería la corriente si conecto un LED en un circuito perfecto?

Si tuviera un LED que tuviera un voltaje directo de 2.2 voltios con una corriente directa de 20 mA y de alguna manera creara una batería que tuviera exactamente 2.2 voltios y coloque ese LED, y solo ese LED, en esa batería, ¿cuál sería la corriente? ?

Estoy confundido sobre cómo funcionan los diodos / LED. Entiendo que generalmente diría que una batería de 5V y la resistencia que coloca en serie con el LED controlarían la corriente. Solo estoy tratando de comprender mejor las características de los LED.

Gracias

— Tyler DeWitt
fuente

Puede medir el voltaje en un LED a 20 mA, luego suministrarle exactamente el mismo voltaje y hacer que tome 20 mA. Sin embargo, incluso pequeñas desviaciones de ese voltaje y cambios en la temperatura del LED tendrán efectos proporcionalmente grandes en la corriente del LED.

— Olin Lathrop

Obtenga una hoja de datos y mire los diagramas.

— starblue

@OlinLathrop - Creo que puede haber querido decir 'desproporcionadamente'. El tipo "proporcionalmente" sugiere linealidad.

— JustJeff

@JustJeff: Vaya, sí. Demasiado tarde para editar ahora.

— Olin Lathrop

Respuestas:

En teoría, esto funcionaría, y podría obtener 20 mA. Sin embargo, este es un sistema muy frágil que usted describe. Si algo cambia ligeramente, no obtendrá la corriente deseada. Por ejemplo, necesitaría controlar / saber lo siguiente:

La temperatura a la que opera el diodo, posiblemente explicando el autocalentamiento
El voltaje exacto que un diodo consume 20 mA a su temperatura dada (tenga en cuenta que la hoja de datos probablemente le dará un valor "nominal" o una tolerancia; necesitaría saber el voltaje exacto.
Su fuente de alimentación (batería) debería ser mucho más precisa de lo que es práctico para conducir un LED

El problema es que los diodos cambian su corriente dramáticamente con un cambio muy pequeño en el voltaje. Esto se puede ver en la ecuación del diodo Shockley:

I = I_{s} (e^{\frac{V}{n V_{T}}} - 1)

$\Large I=I_s ( e^{\frac{V}{n V_T}}-1)$

Esto muestra que la corriente (I) varía exponencialmente con el voltaje aplicado (V). Entonces, si bien es posible aplicar un voltaje fijo a un diodo y obtener una corriente precisa, es difícil. La corriente de diodo es relativamente fácil de controlar en modo de corriente, ya que puede hacer una fuente de corriente aproximada con una resistencia y suficiente margen de voltaje. Esto es lo que sucede cuando tiene una resistencia en serie con su diodo a 5V. Una alternativa es un sumidero de corriente constante, que es fácil de hacer en un circuito integrado. Estos aparecen como chips de controlador LED que pueden hundir una corriente programada, y también funcionan bien.

— W5VO
fuente

extraño ... mi instinto habría sido que el diodo crearía un cortocircuito, ya que no hay nada que limite la corriente.

— Tevo D

Gracias por la gran información. Cuando dice que un chip controlador LED puede hundir una corriente programada, ¿qué quiere decir? Cuando he leído sobre los controladores LED, parece que todavía necesitan una resistencia. Gracias

— Tyler DeWitt

Las características intrínsecas del diodo limitan la corriente. Nuevamente, dado que existe una relación exponencial entre el voltaje y la corriente, definitivamente sería difícil usar un diodo de esta manera. Finalmente (si el diodo no se fusiona) la resistencia en serie del diodo limitaría la corriente.

— W5VO

Aprenda algo nuevo todos los días ... o muchas cosas nuevas en un buen día. Tendrá que reflexionar sobre esta idea un poco más. Gracias

— Tevo D

@ TylerDeWitt Me refiero a chips como el TI TLC5940, et. Alabama. que básicamente actúan como sumideros de corriente conmutables. Puede haber una resistencia para establecer la corriente de referencia, pero no hay resistencia en serie con un LED.

— W5VO

Será obvio en consideración que

"Un LED de 20 mA cuando aplicaste 2.2V dibujaría 20 mA cuando aplicaste 2.2 Volts" :-)

es decir, en tu situación ideal tienes estabilidad. Pero su pregunta muestra que es muy consciente de que en el mundo real esta situación ideal no se aplicaría. Darse cuenta de esto es un buen comienzo.

Como dijo Starblue, mirar la hoja de datos es una buena idea.

A continuación se muestra la curva de voltaje versus corriente para un LED razonablemente típico. Los fabricantes dicen que nominalmente tiene una potencia nominal de 100 mA a 3.2V, pero un vistazo a la curva muestra que, según se dibuja, cae 3.3V a 100 mA. La tabla y la curva están destinadas a ser valores "típicos": es un mal comienzo cuando una hoja de datos no está de acuerdo consigo misma aunque sea levemente, pero aquí no es importante y demuestra la relación inexacta entre Vf y If en la práctica para un LED elegido al azar. La hoja de datos dice que Vf podría ser tan bajo como 2.9V y tan alto como 3.5V a 100 mA.

Observe la curva y observe qué sucede con un LED típico si Vf se cambia de 3.3V (= 100 mA) a 3.4V. A 3.7V consume 200 mA, a aproximadamente 4.05V = 300 mA y a 4.4V consume 400 mA.

Es decir, para un cambio de Vf de 3.3V a 4.4V = ~ un aumento del 33% en el voltaje, la corriente pasa de 100 mA a 400 mA.

Algunos ejercicios simples, que le ayudarán enormemente a comprender si los hace usted mismo, le darán una idea mucho mejor de lo que sucede en la vida real. Intente calcular el estado estable en esta curva para un voltaje de fuente de alimentación fijo y una serie de valores de resistencia. Luego pruebe un valor de resistencia fijo y una serie de voltajes de suministro de energía.

Díganos si esto ayuda a su comprensión.

ingrese la descripción de la imagen aquí

— Russell McMahon
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