Um LED é um dispositivo muito simples. Comporta-se de acordo com:
ILED=ISAT⋅(eVLEDn⋅VT−1)
Ou, alternativamente,
VLED=n⋅VT⋅ln(ILEDISAT+1)
Nos exemplos acima, n é o coeficiente de emissão (um número que é 1 ou maior, mas provavelmente não muito maior que 10), VT é a tensão térmica (que é k⋅Tq=26mV à temperatura ambiente) e ISATé a corrente de saturação (que é a interceptação aparente do eixo y em um gráfico de escala de log com base na inclinação da curva que representa a tensão versus a corrente do LED) e geralmente é muito pequena - geralmente muito menor que10−9A.
Suponha, no seu caso, que o LED seja melhor modelado por n=5, ISAT=1×10−11A (10pA) e VT=26mV. Então você pode calcular:
VLED=5⋅26mV⋅ln(600mA10pA+1)≈3.226V
Agora, você NÃO consegue forçar simultaneamente a tensão e a corrente. Você pode ter uma fonte de alimentação que mantenha uma tensão fixa e simplesmente "esteja em conformidade" com a corrente necessária (até os limites de conformidade especificados da fonte de alimentação). Ou você pode ter uma fonte de alimentação que mantenha uma corrente fixa e simplesmente "esteja em conformidade "com a voltagem necessária (até os limites de conformidade especificados.) O próprio LED responderá de qualquer maneira.
Eu mencionei alguns valores de "parâmetro" acima para um LED hipotético. Mas os LEDs variam em todo o lugar. Então, digamos que se você pegar um monte de LEDs e tiver equipamento especial que simplesmente imprima os valores certos sempre que você conectar um LED diferente. Com ele, você obtém a tabela a seguir para seis LEDs do mesmo fabricante:
LED#123456n54.84.65.75.34.9ISAT10pA30pA15pA18pA22pA27pA
Digamos que você tenha uma fonte de alimentação que forneça uma tensão fixa de 3.2Ve faz isso perfeitamente. Quais serão as correntes para cada um desses diferentes LEDs que você conecta? Bem, vamos olhar:
LED#123456ILED490mA4100mA6250mA43mA268mA2190mA
Uau! Isso é ruim. Todos esses LEDs supostamente semelhantes produzem enormes diferenças em sua corrente usando exatamente a mesma fonte de alimentação de tensão. E nem um deles muito perto do suposto600mA, ou. Supondo que a fonte de alimentação possa realmente fornecer mais de seis amperes, você poderá causar sérios danos aos LEDs.
Agora vamos mudar e usar uma fonte de corrente constante projetada para fornecer uma 600mA e veja o que acontece com a tensão do LED:
LED#123456VLED3.23V2.96V2.92V3.59V3.31V3.04V
Observe aqui que a faixa de tensões é muito menor! Tudo o que você precisa fazer é encontrar uma fonte de alimentação de corrente constante que possa lidar com pelo menos5V mais ou menos e você está bem.
Sim, forneci alguns "clínquer" nos LEDs acima. Suas especificações disseram que os LEDs passaram de3V para 3.4V às 600mA. Mas esse também é o ponto. Embora as especificações digam que é estatisticamente improvável ver LEDs fora desse intervalo, o fato é que você ainda encontrará alguns que estão fora dele de tempos em tempos.
Essa variação muito pequena na tensão é um grande motivo pelo qual os resistores de "limitação de corrente" funcionam tão bem quanto eles. Desde as diferenças de tensão abraço uma escala pequena, é muito fácil de estimar o que resta de tensão (dentro de uma pequena margem de erro) para queda de tensão de um resistor.
Se você tiver uma tensão de alimentação de 6V (não uma fonte de corrente constante, mas agora uma fonte de tensão constante novamente), você pode ter certeza de que o resistor precisa do que resta após a queda do LED de aproximadamente 3.2±0.2V. A tensão restante é então2.8±0.2V. Portanto, se você calcular um resistor que irá gerar a corrente correta, considerando a queda de tensão restante, a corrente real na prática não variará muito, porque a queda de tensão restante no resistor também não varia muito.
(Como uma nota, você também pode ver aqui que se você usasse uma fonte de alimentação de tensão constante de 4V, que a tensão restante de 0.8±0.2Vtem uma variação muito maior , em termos percentuais. E isso significa que haveria muito menos consistência na corrente do LED como resultado desse fato. Então, aqui, você descobre que tensões mais altas para a fonte de alimentação de tensão constante melhoram a regulação da corrente. Mas esse benefício ocorre às custas da dissipação desperdiçada adicionada como calor inútil.)
Uma fonte de corrente constante geralmente é bastante semelhante a uma fonte de tensão com um resistor variável adicionado que pode se ajustar para diminuir a quantidade certa de tensão para manter a corrente constante. Isso é feito com transistores e / ou CIs. Mas o efeito é que, em vez de um resistor fixo, alguns circuitos adicionais permitem que a fonte de alimentação varie o resistor automaticamente. Caso contrário, não é tão diferente.