Ist für LEDs ein Strombegrenzungswiderstand erforderlich, wenn die Durchlassspannung und die Versorgungsspannung gleich sind?

Wird für blaue LEDs mit einer Durchlassspannung von 3,3 V und einer Versorgungsspannung von 3,3 V noch ein Vorwiderstand zur Strombegrenzung benötigt?

Das Ohmsche Gesetz sagt in diesem Fall 0 Ω aus, aber ist dies in der Praxis richtig?

Vielleicht nur ein kleiner Wert wie 1 oder 10 Ω, nur um sicher zu gehen?

Nein, es ist nicht richtig, schon allein deshalb, weil weder die LED noch die Stromversorgung 3,3 V betragen. Das Netzteil kann 3,28 V und die LED-Spannung 3,32 V betragen, und die einfache Berechnung für den Vorwiderstand ist dann nicht mehr gültig.

Das Modell einer LED ist nicht nur ein konstanter Spannungsabfall, sondern eine konstante Spannung in Reihe mit einem Widerstand, dem Innenwiderstand. Da ich nicht die Daten für Ihre LED habe, schauen wir uns diese Eigenschaft für eine andere LED an, die Kingbright KP-2012EC LED:

Bei Strömen über 10 mA ist die Kurve gerade und die Steigung ist das Gegenteil des Innenwiderstands. Bei 20mA beträgt die Durchlassspannung 2V, bei 10mA sind dies 1,95V. Dann ist der Innenwiderstand

$R_{INT} = \dfrac{V_1 - V_2}{I_1 - I_2} = \dfrac{2V - 1.95V}{20mA - 10mA} = 5\Omega$

Die Eigenspannung beträgt

$V_{INT} = V_1 - I_1 \times R_{INT} = 2V - 20mA \times 5\Omega = 1.9V.$

$\Omega$

$I_{LED} = \dfrac{2.05V - 1.9V}{5\Omega} = 30mA.$

$\Omega$$\mu$

Sie benötigen immer einen ausreichend großen Spannungsabfall über dem Widerstand, um einen mehr oder weniger konstanten LED-Strom zu haben.

Sie benötigen immer eine Strombegrenzung. Wenn Sie eine Spannungsquelle verwenden, sollten Sie immer einen Widerstand haben. Denken Sie darüber nach, was passiert, wenn sich die Spannung geringfügig ändert. Ohne Widerstand würde der LED-Strom in die Höhe schießen (bis Sie aufgrund der LED-Materialien eine thermisch bedingte Grenze erreichen). Wenn Sie eine Stromquelle hätten, würden Sie keinen Vorwiderstand benötigen, da die LED auf dem Stromquellenpegel laufen würde.

Es ist auch unwahrscheinlich, dass die Durchlassspannung der LED immer genau der Versorgung entspricht. Im Datenblatt wird ein Bereich angegeben. Selbst wenn Ihre Versorgung genau der typischen Durchlassspannung entspräche, würden verschiedene LEDs mit sehr unterschiedlichen Strömen und damit Helligkeiten betrieben.

Die IV-Beziehung in einer Diode ist exponentiell, so dass das Anlegen einer Spannungsdifferenz von 3,3 V +/- 5% an eine LED mit einem nominalen Abfall von 3,3 V nicht zu einer Intensitätsschwankung von 5% führt.

Wenn die Spannung zu niedrig ist, ist die LED möglicherweise schwach. Ist die Spannung zu hoch, kann die LED beschädigt werden. Wie Hans sagt, reicht eine 3,3-V-Versorgung für eine 3,3-V-LED wahrscheinlich nicht aus.

Beim Ansteuern einer LED ist es besser, den Strom und nicht die Spannung einzustellen, da der Strom linearer mit der Lichtintensität korreliert. Die Verwendung eines Vorwiderstands ist eine gute Annäherung für die Einstellung des Stroms durch die LED.

Wenn Sie kein Netzteil mit genügend Headroom verwenden können, um einen Widerstand zur Stromeinstellung zuzulassen, können Sie möglicherweise einen Stromspiegel verwenden . Das erfordert immer noch einen gewissen Spannungsabfall, aber möglicherweise nicht so viel, wie Sie für einen Widerstand benötigen würden.

Sie benötigen einen Spannungsabfall über dem Strombegrenzungswiderstand, damit dieser funktioniert. Und dieser Spannungsabfall sollte beträchtlich sein, um hohe Ströme zu vermeiden, wenn Ihre 3,3 V ein bisschen aus sind (vielleicht für eine Weile 3,45 V). Wenn Sie eine LED mit einem Spannungsabfall von 1 V über einen Widerstand betreiben und die Versorgung 1 V höher ist, haben Sie ca. der doppelte Strom.

Eine LED braucht einen konstanten Strom, um zu leuchten. Eine Konstantstromquelle benötigt jedoch wahrscheinlich mehr als 3,3 V für eine blaue LED, es sei denn, Sie verwenden eine Buck-Boost-Version.

Wenn die Stromquelle genau 3,3 V betrug und der Spannungsabfall an der LED 3,3 V betrug, bräuchten Sie keinen Strombegrenzungswiderstand. Die Welt ist jedoch nicht perfekt und es gibt Unvollkommenheiten in allem!

$V_{SOURCE}-V_{LED}$$0.5 \mbox{ }V$$\pm 0.5\mbox{ }V$

Beachten Sie nur, dass dies in der Praxis wahrscheinlich keine gute Idee ist, aber es ist möglich.

Selbst wenn die Spannungen gleich wären, müssten Sie noch einen Widerstand hinzufügen. Sie fügen nur dann keinen Widerstand hinzu, wenn der Stromausgang von der Quelle kleiner oder gleich dem benötigten Wert ist, z. B. wenn Sie eine weiße LED an einen CR2023 anschließen. Kein Widerstand erforderlich, da der Innenwiderstand der Batterie den Strom auf ein akzeptables Maß begrenzt.

Machen Sie sich keine Sorgen über das Hinzufügen eines Widerstands, da dies das günstigste ist, das Sie zum Schutz Ihrer LED hinzufügen können, es sei denn, Sie haben mit Hochstrom-LED zu tun.

Wenn die Durchlassspannung und die Versorgungsspannung nahezu gleich sind, führt die Verwendung eines Widerstands zu Ergebnissen, die sehr empfindlich auf Schwankungen der Versorgungsspannung oder der LED-Eigenschaften reagieren. Wenn der Widerstand so bemessen ist, dass die LED nicht beschädigt wird, wenn die Versorgungsspannung maximal und die LED-Eigenspannung minimal ist, leuchtet die LED nur mit einem Bruchteil ihrer möglichen Helligkeit, wenn die Versorgungsspannung minimal und die LED minimal ist LED-Eigenspannung ist maximal.

Die Verwendung eines Stromregelkreistyps führt zu viel besseren Ergebnissen, obwohl die meisten einfachen Stromregelkreise eine gewisse Compliance-Spannung aufweisen. In vielen Fällen ist es wahrscheinlich am einfachsten, einen LED-Treiberchip mit eingebauter Booster-Schaltung zu verwenden. Einige von ihnen können die LED-Helligkeit unabhängig von der Versorgungsspannung gut regulieren.

Ich bin durch Zufall darauf gestoßen, und es gibt nichts Schöneres, als einem alten Feuer Kommentare hinzuzufügen. Aber ...

Wenn Sie die LED von einer Quelle mit sehr geringem Innenwiderstand betreiben, reagiert die LED empfindlich auf kleine Änderungen der Versorgungsspannung. Wenn Sie die LED mit einem großen Netzteil betreiben, das in der Lage ist, Verstärker zu liefern, und 10MV höher driften, können Sie die LED kochen. Beachten Sie, dass in vielen Fällen, z. B. bei billigen Taschenlampen, die LEDs als Einweg-LEDs angesehen werden und sie ziemlich sicher sind, dass die Batterieanschlussspannung nicht höher sein wird als für diese Art der Batteriechemie üblich. Die LED arbeitet wahrscheinlich über Spezifikation oder direkt am Rand mit frischen Batterien. Abhängig von der Vorwärtsleitungskurve des Geräts können Sie möglicherweise keine 20 mA in eine weiße oder blaue LED an einer 3,3-V-Versorgung einspeisen. Und wenn Sie rechnen, bringt es Ihnen nicht viel Spannungsspielraum, einen 5-Ohm-Widerstand in Reihe mit der LED zu schalten. Bisher haben wir uns jedoch nur mit dem Zustand der LED befasst, der ein bisschen simpel erscheint. Ich würde mir viel mehr Sorgen darüber machen, einen der I / O-Pins eines Mikrocontrollers zu belasten, der mich ein paar Dollar gekostet hat, als eine LED zu kochen, die bei eBay für weniger als 2 Cent zu haben ist. Wenn ich also eine LED mit 3,3 VDC an den Ausgang eines teuren Chips anschließen würde, würde die LED selbst bei einer Nennspannung von 3,3 VDC wahrscheinlich ein paar hundert Ohm hinzufügen und die LED nur ein paar Meter ausschalten, um das Risiko einer Beschädigung zu vermeiden der teure Teil. Wenn die LED hell sein soll, würde ich einen Transistor oder einen dedizierten Chip verwenden, um ihn anzusteuern. Mit diesem Ansatz können Sie die LED von der Rohstromversorgung abschalten und einen größeren Vorwiderstand verwenden. Das gibt Ihnen mehr Spielraum bei der LED und es besteht weniger Gefahr, dass das teure Teil durch Überlastung des Ausgangs beschädigt wird.

LEDs können viel mehr PEAK-Strom verarbeiten als im eingeschwungenen Zustand. Studieren Sie das LED-Datenblatt und PWM Sie die LED innerhalb ihrer PEAK-Arbeitszyklusgrenzen, und Sie benötigen dann keinen Widerstand