Können LEDs bei konstantem Strom eine unterschiedliche Spannung> angegebene Spannung aufnehmen?

Meine Verwirrung rührt von einer LED her, die Folgendes anzeigt: Eingang (DC): 600 mA - 700 mA / 3 V - 3,4 V. Das Produkt schlägt einen Konstantstrom-LED-Treiber (gleiche Marke wie LED) vor, der Folgendes anzeigt: Ausgang: Strom 600 mA (konstant); Spannung 18-34V

Bei der Recherche habe ich gelesen, dass übermäßiger Strom die LED durchbrennt und mit der Zeit, wenn die Batterie leer wird, die verbrauchten Verstärker kleiner werden, was zur Notwendigkeit eines LED-Treibers mit konstantem Strom führt.

Ich habe Probleme, Informationen für meine Frage zu finden : Können LEDs eine Spannung über ihrem empfohlenen Wert empfangen, wenn der Strom konstant ist?

Nebenfrage: Wenn der Strom konstant bei 600 mA ist und der Strom der LED 600 mA beträgt, brauche ich dann keinen Widerstand?

aktualisieren:

Vielen Dank für all Ihre Beiträge. @mkeith hatte Recht, als er sagte: "Ich denke, der Punkt der Verwirrung ist, dass Sie die Beziehung zwischen der Stromquelle und der Last nicht verstehen."

Ich hatte den Eindruck, dass nur der Wert der Verstärker durch eine LED von Bedeutung ist. Ich dachte, da das Unternehmen den Treiber mit einer minimalen Ausgangsspannung von 18 V vorschlug, als die LED, auf die verwiesen wurde, eine Spannung von 3-3,3 V hatte, bedeutete dies, dass der konstante Strom wichtig war. Ich fragte, ob die höhere Spannung (18 V vom Treiber gegenüber 3,3 V der LED) mit den richtigen Verstärkern in Ordnung wäre.

Ich muss feststellen, warum dieser Treiber vorgeschlagen wurde. Möglicherweise war es beabsichtigt, die 3-V-LED in Reihe zu schalten, um etwa 18 V zu erhalten. Außerdem verstehe ich den Unterschied zwischen konstantem Strom und konstanter Spannung besser und wie die LED die Ampere (wenn konstante Spannung angelegt wird) und die Volt (wenn konstanter Strom angelegt wird) steuert.

voltage led constant-current

— Jordan Klaers
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Eine Spannung, die über den Richtlinien liegt, garantiert praktisch mehr Strom als vorgeschlagen. Die Spannungsrichtlinien legen fest, dass der Raum kaum eingeschaltet bis fast zu heiß ist, während der Strom unter max. Im Normalbetrieb entspricht der maximale Strom der maximalen Spannung.

— Dandavis

@ Dandavis Vielleicht so. Aber wenn es sich um eine Produktionsschaltung handelt, denke ich nicht, dass das Ansteuern der LED mit einer Spannung sehr gut funktioniert. Sie werden zu viele Helligkeitsschwankungen von Einheit zu Einheit feststellen (ich vermute). Und Sie würden eine einigermaßen strenge Spannungsregelung benötigen.

— Mkeith

Sie können es nicht in beide Richtungen haben. Wenn Sie mit einer Stromquelle fahren, ist der Strom fest und gesteuert. Es ändert sich nicht. Die Spannung kann frei eingestellt werden, um die LED glücklich zu machen. Tatsächlich setzt es sich mit einer konstanten Spannung (mehr oder weniger) ab.

— Mkeith

@ JordanKlaers, alle Kommentare zusammen sind ziemlich verwirrend ..... hier ist eine einfache Erklärung .... wenn Sie eine LED (tatsächlich eine Last) an eine Konstantstromquelle anschließen, die auf 100 mA eingestellt ist, die Konstantstromquelle Passt die Spannung an der LED an, bis 100 mA durch die LED fließen. ... wenn Sie 2 LEDs in Reihe schalten, erhöht die Konstantstromquelle die Spannung, damit 100 mA durch die 2 LEDs fließen.

— jsotola

Can LED's receive a voltage above their recommended value if the current is constant?... ja, wenn der Konstantstrom über dem empfohlenen LED-Wert liegt ... Verwechseln Sie die Konstantstromversorgung nicht mit der Sicherheit ... Sie könnten den Strom auf 10 A einstellen (wenn Ihre Versorgung dies zulässt) und die meisten angeschlossenen LEDs in die Luft sprengen dazu

— jsotola

Antworten:

Der Treiber ist für die LED ungeeignet, da die minimale Spannung vom Treiber (18 V) größer ist als die minimale LED-Spannung bei 600 mA (3 V). Der Treiber ist wahrscheinlich für LED-Arrays konzipiert, die mindestens 6 Würfel in Reihe haben, also 18V.

Wenn Sie den von Ihnen erwähnten LED-Chip mit einem konstanten Strom zwischen 600 und 700 mA versorgen, erhalten Sie eine Spannung (vorausgesetzt, Sie haben die LED nicht zerstört) zwischen 3 V und 3,4 V (oder möglicherweise wird die Spannung bei einem bestimmten Strom angegeben ).

Wenn Sie den empfohlenen Strom nicht überschreiten, sollte die LED-Spannung den angegebenen Bereich nicht überschreiten (sie fällt tatsächlich etwas ab, wenn sich die LED erwärmt).

Sie können nur entweder die Spannung oder den Strom auswählen . Bei einer LED wird erwartet, dass Sie den Strom auswählen, und die Spannung an der LED ergibt sich aus diesem Strom. Wenn Sie versuchen würden, die LED mit einer Konstantspannungsversorgung zu betreiben, müssten Sie die Spannung experimentell ermitteln und sie wäre nicht stabil (und könnte die LED töten).

— Spehro Pefhany
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Korrektur: Der Treiber ist für die LED ungeeignet, da die minimale Spannung vom Treiber MEHR ist als die LED-Spannung bei 600 mA. Wenn das OP mehrere LEDs in Reihe schaltet, um die gesamte LED-Spannung über 18 V zu bringen, könnte er diesen Treiber verwenden.

— Peter Bennett

Eine LED ist ein sehr einfaches Gerät. Es verhält sich wie folgt:

I_{L E D} = I_{S A T} \cdot (e^{\frac{V_{L E D}}{n \cdot V_{T}}} - 1)

$I_{LED}=I_{SAT}\cdot\left(e^\frac{V_{LED}}{n \cdot V_T}-1\right)$

Oder alternativ

V_{L E D} = n \cdot V_{T} \cdot \ln (\frac{I_{L E D}}{I_{S A T}} + 1)

$V_{LED}=n\cdot V_T\cdot \operatorname{ln}\left(\frac{I_{LED}}{I_{SAT}}+1\right)$

$n$ $V_T$ $\frac{k\cdot T}{q}=26\:\textrm{mV}$ $I_{SAT}$ $10^{-9}\:\textrm{A}$

$n=5$ $I_{SAT}=1\times 10^{-11}\:\textrm{A}$ $10\:\textrm{pA}$ $V_T=26\:\textrm{mV}$

V_{L E D} = 5 \cdot 26 mV \cdot \ln (\frac{600 mA}{10 pA} + 1) \approx 3.226 V

$V_{LED}=5\cdot 26\:\textrm{mV}\cdot \operatorname{ln}\left(\frac{600\:\textrm{mA}}{10\:\textrm{pA}}+1\right)\approx 3.226\:\textrm{V}$

Jetzt können Sie NICHT gleichzeitig Spannung und Strom erzwingen. Sie können ein Netzteil haben, das eine feste Spannung aufrechterhält und einfach den benötigten Strom "einhält" (bis zu den angegebenen Konformitätsgrenzen des Netzteils). Oder Sie können ein Netzteil haben, das einen festen Strom aufrechterhält und einfach "einhält" "mit der jeweils benötigten Spannung (bis zu den angegebenen Konformitätsgrenzen). Die LED selbst reagiert in beiden Fällen.

Ich habe oben einige "Parameter" -Werte für eine hypothetische LED erwähnt. Aber LEDs variieren überall. Nehmen wir also an, Sie nehmen eine Reihe von LEDs heraus und verfügen über eine spezielle Ausrüstung, die einfach die richtigen Werte ausgibt, wenn Sie eine andere LED anschließen. Wenn Sie es verwenden, erhalten Sie die folgende Tabelle für sechs LEDs desselben Herstellers:

\begin{aligned} LED # & n & I_{S A T} \\ 1 & 5 & 10 pA \\ 2 & 4.8 & 30 pA \\ 3 & 4.6 & 15 pA \\ 4 & 5.7 & 18 pA \\ 5 & 5.3 & 22 pA \\ 6 & 4.9 & 27 pA \end{aligned}

$\begin{array}{r|lr} \text{LED} \# & n & I_{SAT}\\ \hline 1 & 5 & 10\:\text{pA} \\ 2 & 4.8 & 30\:\text{pA} \\ 3 & 4.6 & 15\:\text{pA} \\ 4 & 5.7 & 18\:\text{pA} \\ 5 & 5.3 & 22\:\text{pA} \\ 6 & 4.9 & 27\:\text{pA} \end{array}$

Angenommen, Sie haben ein Netzteil, das eine feste Spannung von liefert $3.2\:\textrm{V}$

\begin{array}{rr} LED # & I_{L E D} \\ 1 & 490 mA \\ 2 & 4100 mA \\ 3 & 6250 mA \\ 4 & 43 mA \\ 5 & 268 mA \\ 6 & 2190 mA \end{array}

$\begin{array}{r|r} \text{LED} \# & I_{LED}\\ \hline 1 & 490\:\text{mA} \\ 2 & 4100\:\text{mA} \\ 3 & 6250\:\text{mA} \\ 4 & 43\:\text{mA} \\ 5 & 268\:\text{mA} \\ 6 & 2190\:\text{mA} \end{array}$

Beeindruckend! Das ist schlecht. All diese angeblich ähnliche LEDs produziert große Unterschiede in ihrer aktuellen diese genau die gleichen Spannungsversorgung. Und kein einziger von ihnen kommt den angenommenen sehr nahe $600\:\text{mA}$

$600\:\textrm{mA}$

\begin{array}{rr} LED # & V_{L E D} \\ 1 & 3.23 V \\ 2 & 2.96 V \\ 3 & 2.92 V \\ 4 & 3.59 V \\ 5 & 3.31 V \\ 6 & 3.04 V \end{array}

$\begin{array}{r|r} \text{LED} \# & V_{LED}\\ \hline 1 & 3.23\:\text{V} \\ 2 & 2.96\:\text{V} \\ 3 & 2.92\:\text{V} \\ 4 & 3.59\:\text{V} \\ 5 & 3.31\:\text{V} \\ 6 & 3.04\:\text{V} \end{array}$

$5\:\textrm{V}$

$3\:\textrm{V}$ $3.4\:\textrm{V}$ $600\:\textrm{mA}$

Diese sehr kleine Spannungsschwankung ist ein großer Grund, warum "Strombegrenzungs" -Widerstände genauso gut funktionieren wie sie. Da die Unterschiede in der Spannung hug ein kleiner Bereich, ist es sehr einfach , was Spannung bleibt zu schätzen (innerhalb eines kleinen Fehlerbereich) für einen Spannungsabfall des Widerstands.

$6\:\textrm{V}$ $3.2\pm 0.2\:\text{V}$ $2.8\pm 0.2\:\text{V}$

$4\:\textrm{V}$ $0.8\pm 0.2\:\text{V}$

Eine Konstantstromquelle ist häufig einer Spannungsquelle mit einem zusätzlichen variablen Widerstand sehr ähnlich, der sich so einstellen kann, dass genau die richtige Spannungsmenge abfällt, um den Strom konstant zu halten. Dies erfolgt mit Transistoren und / oder ICs. Der Effekt ist jedoch, dass anstelle eines festen Widerstands einige zusätzliche Schaltkreise es der Stromversorgung ermöglichen, den Widerstand stattdessen automatisch zu ändern. Ansonsten nicht so anders.

— Jonk
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Wäre der CV-Stromunterschied so dramatisch, wenn Sie die LEDs in Reihe schalten und mit 3.2vX6 versorgen würden?

— Dandavis

@dandavis Nicht so schlimm, wenn in Serie, es sei denn, Sie haben wirklich Pech. Die Idee ist dann, dass Sie ein Statistikspiel spielen. Je mehr Sie in Reihe schalten, desto enger wird die Standardabweichung. Natürlich unter der Annahme zufälliger Verteilungen in der Charge. Es ist Herstellern auch möglich, ihre Teile zu "entsorgen" und sowohl gruppierte als auch nicht gruppierte Teile zu verkaufen. In diesem Fall könnten die nicht gruppierten die Abstriche eines unbekannten Binning-Prozesses für hochwertige Verkäufe an anderer Stelle sein. Dies würde Ihre Statistiken also sehr durcheinander bringen, während Sie immer noch "in spec" sind.

— Jonk

Danke für die Information. Ich denke, Serieneinheiten teilen sich den gleichen Strom, also macht das Sinn.

— Dandavis

+1 schöne numerische Analyse. Ich nehme an, es gibt dort auch einen ohmschen Begriff.

— Spehro Pefhany

@jonk Obwohl die Theorie Ihre Diskussion über Picoampere und Sättigungsspannung unterstützen könnte, ist dies nicht nur für Sterbliche unmöglich zu messen, sondern, was noch wichtiger ist, wird in Industriedaten-Dioden dieses Typs niemals durchgeführt. Ich schlage vor, dass Sie praktischere Modelle verwenden, um über einer sichtbaren Schwelle oder der Spannung einer schwachen LED zu unterrichten, die eine konsistentere Schwellenspannung aufweist.

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

Ein Konstantstrom-LED-Treiber, der als "18-24 V-Ausgang" angegeben wird, bedeutet, dass der Bereich für die Einhaltung der Ausgangsspannung (in dem der CC-Betrieb beibehalten wird) im Konstantstrommodus 18-24 V beträgt. Wenn Sie es mit einem LED-String mit einer kombinierten Schwellenspannung weit außerhalb dieses Bereichs verwenden, kann erwartet werden, dass es herunterfährt (wodurch das Setup unbrauchbar wird), überhitzt (den Treiber beschädigt) oder Konstantstromeigenschaften verliert (die LEDs durch Überstrom beschädigt werden).

— Rackandboneman
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