Maneira fácil de descobrir o Vf de um LED para escolher um resistor apropriado

39

Eu queria saber qual é a maneira mais fácil de descobrir a tensão direta de um LED, usando ferramentas de medição. Eu sei que podemos assumir LEDs vermelhos em torno de 1,8V a 2,2V, e que temos informações semelhantes para outras cores de LEDs, mas eu queria saber se há uma maneira de descobrir sem assumir isso.

Comprei vários LEDs que não possuem uma folha de dados com suas especificações - portanto, como exercício, gostaria de anotar essas informações. (Eu estou aprendendo)

A maioria das respostas que vejo começam conectando o LED em série a um resistor, mas quero garantir que o resistor esteja correto antes de conectá-lo.

led voltage resistors

— diegoreymendez
fonte

1

Isso é muito vago e parece que você está tornando tudo muito complicado. O que você quer dizer com "certo?" Se você tem uma corrente específica que deseja passar através do LED, pode usar uma fonte de alimentação com saída de corrente regulada ou construir um circuito de coletor de corrente simples. Conecte-o, meça Vf com um VOM. Você pode medir Se, também, se quiser. Apenas verifique se a queda de tensão do amperímetro não está incluída na medição de tensão. Depois de conhecer Vf no seu If desejado, você poderá calcular facilmente um valor de resistor apropriado.

— mkeith

3

Também é possível que meu entendimento esteja errado, portanto, sinta-se à vontade para apontar erros conceituais na minha pergunta. Minha dúvida é: eu gostaria de descobrir o Vf de um LED antes de conectá-lo a um resistor. O motivo é que sou novato e gostaria de evitar suposições sobre isso. Meça primeiro -> calcule -> implemente.

— Diegoreymendez 01/06

3

Você deve sempre ter uma corrente pequena segura, para poder começar com um resistor que você sabe que será muito grande e, em seguida, tentar resistores cada vez menores (portanto, cada vez mais corrente). Pare quando estiver satisfeito com o quão brilhante é.

— Austin

O artigo do circuito de LED da Wikipedia tem uma boa explicação sobre os vários cálculos e considerações necessárias para circuitos de LED simples.

— Richard Chambers

57

Eu concordo com alguns dos outros aqui ... você está se esforçando demais.

Como outros já mencionaram, a queda direta de um LED varia de acordo com sua corrente de polarização, mas para quase todas as aplicações um hobby entra nessa, isso não é algo com o qual você precisa gastar muito tempo se preocupando.

Quase todos os multímetros de mão têm uma configuração de diodo. Ele informará a voltagem direta de um diodo no nível de polarização de teste do medidor (geralmente alguns mA). Isso o colocará no estádio certo muito rapidamente.

Determinando a queda direta do LED (maneira fácil)

Defina o ajuste do medidor para o diodo (por exemplo, # 14 nesta imagem).

esta imagem

Conecte o LED aos fios do medidor, verificando a polaridade correta
O medidor indicará queda direta (geralmente 1V-3V para a maioria dos LEDs.) Observe que o LED pode brilhar.

Agora que você tem a queda de tensão direta do LED, pode descobrir quanta tensão todo o resto da "cadeia" precisará cair. Para circuitos muito simples, pode ser apenas um resistor limitador. Para circuitos mais complexos, pode ser um transistor bipolar ou de efeito de campo, ou talvez até algo mais esotérico. De qualquer maneira: a tensão através de um circuito em série será distribuída por todos os elementos no circuito. Vamos assumir um circuito muito simples com um LED vermelho, um resistor e a fonte.

Se o medidor indicou 1.2V Vf para o LED, você sabe que seu resistor terá que cair de 5V a 1.2V ou 3.8V. Supondo que você queira cerca de 10 mA através do LED, agora é uma simples questão de aplicar a lei de Ohm. Sabemos que em um circuito em série a corrente através de todos os elementos deve ser idêntica; portanto, 10mA através do resistor significa 10mA através do LED. Tão:

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

Se você conectar seu LED à sua fonte de 5V com um resistor de 380 ohm em série, o LED brilhará como planejado. Agora seu resistor pode lidar com a dissipação de energia? Vamos ver:

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

38mW está dentro da especificação de dissipação para qualquer resistor de 1/4 ou 1/8W. De um modo geral, você deseja permanecer bem abaixo da classificação de potência de um dispositivo, a menos que saiba o que está fazendo. É importante perceber que um resistor classificado para 1 / 4W não será necessariamente frio ao dissipar 1 / 4W!

E se você quisesse dirigir o mesmo LED com uma fonte de 24V? Lei de Ohm para o resgate novamente:

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):

E uma verificação de energia (usando uma equação de energia alternativa apenas para mudar as coisas):

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

Agora você notará que, aumentando a tensão aplicada, aumentamos a tensão através do resistor e isso, por sua vez, faz com que a energia total dissipada pelo resistor aumente consideravelmente. Embora 217mW esteja tecnicamente abaixo dos 250mW que um resistor de um quarto de Watt pode suportar, ele ficará quente . Eu sugiro mudar para um resistor de 1 / 2W. (Minha regra geral para os resistores é manter a dissipação abaixo da metade da classificação, a menos que você os resfrie ativamente ou tenha necessidades específicas definidas na especificação).

— akohlsmith
fonte

Resposta sublime, exceto que a queda de CE na saturação em um transistor não precisa ser (e geralmente não é) 1,4V, caso contrário, tudo perfeitamente explicado e funcionou.

— Asmyldof 01/06/2015

2

@diegoreymendez Sim, meu medidor também tem os dois na mesma configuração. Normalmente, haverá outro botão para selecionar entre os modos na mesma posição do interruptor de seleção. Consulte o manual do seu medidor para obter detalhes sobre o seu medidor.

— precisa saber é o seguinte

2

@diegoreymendez você está certo, você quer saber o que é o Vf para controlá-lo corretamente, mas o que estamos dizendo aqui é que uma "regra geral" bastante grosseira é apropriada para esse tipo de aplicativo. Muitos novatos são apanhados por serem muito precisos quando não há necessidade de mais do que um pouco de precisão. Quando você precisa ser preciso e quando pode ser geral, vem com a experiência e, geralmente, também com peças destruídas. :-)

— akohlsmith

4

@diegoreymendez: Seu medidor aparentemente tem uma leitura máxima de 1,99 volts no modo de teste de diodo, portanto, não pode indicar o Vf se for maior que isso. Você precisará usar um dos métodos mencionados em outras respostas para os LEDs de alta tensão.

— Peter Bennett

1

@ Ned64 sem uma folha de dados, você está reduzido a experiências. Um medidor de luz e um resistor variável fornecerão uma curva mostrando a corrente de entrada e a saída de luz. Será um pouco mais complexo que isso, mas realmente não existe "corrente perfeita" - todos os componentes variam com o PVT. Escolha um valor que funcione para o caso de 80% (que é provavelmente provavelmente 99%) e execute com ele.

— precisa saber é o seguinte

12

Se você possui uma fonte de alimentação com limite de corrente ajustável (como este ), torna-se muito fácil.

Defina a tensão de saída para cerca de 5V e disque o limite de corrente até o fim.
Conecte o diodo diretamente à fonte de alimentação, sem resistor. Não se preocupe! Você já limitou a corrente!
Disque a corrente até que ela atinja seu objetivo (digamos, 20mA).

A fonte de alimentação está limitando a corrente através do LED ao limite discado. O display de voltagem mostrará qual voltagem é necessária para empurrar tanta corrente. Essa é a sua voltagem direta!

— bitsmack
fonte

isso não parece rápido ou fácil, mas funcionará. Para mim, rápido e fácil é usar a configuração de queda de diodo do meu medidor e medir o LED. :-)

— akohlsmith

@akohlsmith Isso é verdade! Você deve colocar isso em uma resposta! Acho que meu medidor só dá uma estimativa grosseira, uma vez que o Vf pode ser consideravelmente diferente em 1-2mA que em 20 mA ...

— bitsmack

2

Não há necessidade de reduzir a saída, basta aumentar o limite de corrente para zero, conectar o LED na fonte, ajustar a corrente para a corrente de LED desejada e ler a tensão de saída da fonte. Isso será Vf.

— Campos EM

@EMFields Hah, venho dando esse passo extra há anos! Meus agradecimentos a você. Vou editar a resposta ...

— bitsmack

1

@diegoreymendez Sim, o motivo do resistor em série é limitar a corrente que flui através do LED. Seu LED "padrão", chamado "5mm" ou "T 1-3 / 4", geralmente suporta 20mA. Alguns LEDs de montagem em superfície podem suportar apenas alguns mA, enquanto um LED de 3W pode suportar um amplificador completo (em Vf = 3V!). Quanto mais atual, mais brilhante é a iluminação. Normalmente, acho que 5mA é suficiente para um LED de 5mm, mesmo que possa demorar 20mA. Depende da sua aplicação.

— bitsmack

8

Os LEDs mais comuns podem suportar pelo menos 20 mA; portanto, se você selecionar um valor de resistor que passará 20 mA quando conectado diretamente à fonte de alimentação, um LED não será danificado quando conectado em série a esse resistor. Em seguida, basta medir a voltagem no LED para obter a voltagem direta do LED. A tensão do LED varia ligeiramente com a corrente, mas a corrente que você escolhe usar não é de todo crítica.

Geralmente, assumo que os LEDs vermelho, amarelo e verde comuns são de cerca de 2 volts e pretendo uma corrente de cerca de 10 mA (embora recentemente tenha tido alguns LEDs verdes extremamente eficientes, onde tive que reduzir a corrente para menos de 1 mA para obter o brilho desejado (escuridão?)). Não há necessidade real de ser extremamente científico sobre isso!

— Peter Bennett
fonte

2

Recentemente, eu experimentei recentemente algumas bobinas de uma fábrica chinesa e os LEDs vermelho escuro, verde esmeralda, aqua e laranja eram tão brilhantes, em placas de teste normais para indicar sinais lógicos, eu uso 0,05mA para evitar cegueira no caso de um byte completo 1 de uma vez.

— Asmyldof 01/06/2015

7

Para expandir a resposta de Peter Bennett: pegue seu LED, adicione um resistor de 1k e aplique 12 volts (certificando-se de acertar a polaridade). Agora meça a tensão através do LED. Isso lhe dará Vf a cerca de 10 mA. Se você deseja conhecer Vf a 20 mA, use um resistor de 500 ohm. Se você quiser conhecer Vf a 1 mA, use um 10k. Nenhum desses números é super preciso, mas conhecer Vf com precisão não é uma ideia geralmente útil. No mínimo, Vf varia com a temperatura, portanto, ficar obcecado com isso não o levará a lugar algum.

— WhatRoughBeast
fonte

2

Você entende mal como um LED funciona em que Vf não é a tensão que você coloca em um LED para fazê-lo funcionar, é a tensão que aparece (diminui) em um LED quando a corrente é forçada através dele.

Se você olhar para uma planilha de dados adequada, verá Vf (min), Vf e Vf (max) especificados para uma determinada corrente, e o que isso significa é que, se você forçar a corrente especificada através do LED, poderá esperar Vf cair entre Vf (min) e Vf (max), sendo Vf o valor típico.

Portanto, a resposta para sua pergunta é:

insira a descrição da imagem aqui

A fonte de alimentação é qualquer fonte de tensão variável, R fornece um lastro para o LED, diminuindo sua sensibilidade às variações da fonte de alimentação.

Isso impedirá que o LED libere sua fumaça mágica se você inadvertidamente aumentar demais o suprimento e seu valor [R] não for crítico, dentro da razão.

Por exemplo, se você usar um resistor de 1000 ohms e tentar empurrar 20 mA através do LED, esses 20 mA também deverão passar por R, para que R caia:

E = IR = 0,02 UMA \times 1000 Ω = 20 volts,

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

e você precisará de um pouco de espaço para o LED.

"A" é um amperímetro usado para medir a corrente através do LED e "V" é um voltímetro usado para medir a tensão no LED.

Em uso, o que você faria seria iniciar o fornecimento em zero volts e depois ligá-lo até o amperímetro ler 20 miliamperes; a tensão exibida no voltímetro seria Vf para esse diodo em particular naquela corrente e ambiente em particular temperatura.

Voltando à sua pergunta, a maneira de determinar qual valor de resistência em série é "correto" para o seu LED é primeiro determinar seu Vf na corrente direta desejada (If) e depois usar a lei de Ohm para determinar o valor da resistência, como isso:

R = \frac{V s - V f}{Eu f}

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

Supondo, então, que Vs (a tensão de alimentação) seja 12 volts, que Vf seja 2 volts e que, se for 20 mA, teremos

R = \frac{12 V - 2 V}{0,02 UMA} = 500 ohms

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

Então, para determinar a potência que o resistor dissipará, podemos escrever:

Pd = (Vs - Vf) \times E se = 10V \times 0,02A = 0,2 watts

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

510 ohms é o valor E24 (+/- 5%) mais próximo que manterá Se no lado conservador de 20mA, e um resistor de 1/4 watt deve estar bom.

Sopa de pato, não é? ;)

— Campos EM
fonte

1

Mas vai nos dois sentidos. Se você tivesse uma fonte de tensão perfeita com V = Vf do LED em alguma corrente e nada mais, o LED passaria essa corrente. Obviamente, a má notícia é que, se você estiver um pouco acima do limite (suprimento imperfeito, desvio devido à temperatura etc.), sua corrente pode ser significativamente maior e apagar o LED, portanto, não é uma boa maneira de regular as coisas na prática.

— Hbbs

1

Construa uma fonte de corrente constante, porque os suprimentos comuns de bancada não cairão tão baixo. Isso pode ser um circuito de 1 ou dois transistores fácil. É fácil porque não precisa ser preciso. Uma corrente sensata seria a corrente com a qual você pretende acionar o led. Agora, o seu DVM fornecerá a medição de volts para frente e você não apagará nenhum LEDS

— Autista
fonte