Perché il LED non può essere integrato direttamente con la resistenza di limitazione della corrente
2022-02-11 08:55:56
Breve introduzione: Nel processo di utilizzo dei LED, è necessario progettare un circuito a corrente limitata nel circuito (può essere una resistenza di limitazione della corrente o un circuito a corrente costante) per garantire che la corrente del LED non superi la corrente operativa massima del LED. L'uso di resistori di limitazione della corrente è il circuito più comune e conveniente nelle comuni applicazioni LED. Esistono chip LED integrati più sofisticati che possono essere utilizzati. Questo documento illustra perché il primo singolo LED non era direttamente integrato con il resistore di limitazione della corrente.
01 Resistenza di limitazione della corrente LED
1.1 Resistenza di limitazione della corrente
Come sappiamo, nel processo di utilizzo
Alimentazione LED, non collegare direttamente il LED a entrambe le estremità dell'alimentatore [1], perché c'è il rischio che una corrente eccessiva bruci il LED. Normalmente, un resistore limitatore di corrente è collegato al pin del LED per controllare la corrente che scorre attraverso il LED entro l'intervallo operativo appropriato.
La dimensione di questa resistenza attuale deve essere basata su:
Tensione di alimentazione:
Caduta di pressione del tubo LED, determinata dal colore del LED;
Gamma di corrente di guida:
Tre fattori determinano la dimensione della resistenza limitatrice di corrente.
1.2 LED in tensione
Le caratteristiche volt-ampere di diversi LED con colori diversi [2] forniscono le caratteristiche volt-ampere di diversi LED con colori diversi effettivamente misurati. Si può vedere che le caratteristiche VA dei LED sono molto simili a quelle dei diodi ordinari, tranne per il fatto che la tensione di commutazione varia con i diversi colori dei LED.
▲ Figura 1.2 Caratteristiche VA dei led con colori diversi
In alcuni casi particolari, se la tensione del LED è sostanzialmente la stessa della tensione applicata e la resistenza interna della batteria è relativamente grande, la batteria può anche pilotare direttamente il LED.
Lavagna interattiva digitale con telecomando Nintendo Wii e penna LED a infrarossi. Per le scuole HOWTO[3] mostra l'applicazione di una connessione LED a infrarossi diretta alla batteria n. 5.
Figura 1.2.2 Collegare direttamente il LED a entrambe le estremità della batteria
Poiché nella maggior parte dei casi l'uso dei LED richiede il collegamento di resistori limitatori di corrente, perché non è disponibile in vendita un LED con resistenza di corrente finita integrata direttamente internamente?
02 Perché?
Perché i LED non hanno resistori integrati? [4], e la risposta è molto ricca.
Una notte passata a cercare di incastrare 16 resistori limitatori di corrente in una piccola breadboard per un progetto universitario mi ha fatto chiedere perché i LED non hanno alcun tipo di resistenza interna? Non mi vengono in mente aspetti negativi. Non ho mai collegato un LED senza un resistore in serie, quindi per me ha molto senso.
L'utente in questione si è lamentato dopo aver saldato 16 resistori limitatori di corrente, chiedendo perché la parte centrale del LED è direttamente integrata con la resistenza limitatore di corrente?
2.1 LED con resistenza di limitazione della corrente integrata
Innanzitutto, sul mercato esistono ancora LED con resistori di limitazione della corrente incorporati. Ad esempio, nel LED rosso da 6.5 V con foro passante da 3 mm, Kingbright-934SRD-5V presenta un LED con resistenza di corrente finita integrata interna sotto una tensione di 5 V [5]. Il DIAMETRO del LED è di 3 mm e funziona a 5 V con una corrente di circa 14 mA.
In LP377GWH1-40G[6], viene fornita la specifica del LED verde da 5 mm di diametro prodotto dalla YunSun Company di Shenzhen, Cina, funzionante a +5 V, corrente di lavoro 20 mA a +5 V.
In effetti, ci sono già LED con circuiti interni più complessi, non solo circuiti a corrente finita, ma forse circuiti di controllo dello sfarfallio, circuiti di oscuramento e così via. Ad esempio, la lampada LED a colori controllabile in serie WS2812 [7] è integrata con circuito di interfaccia seriale e circuito di controllo PWM a tre colori, rendendo possibile il controllo del colore e della luminosità di un massimo di 1024 luci LED utilizzando una sola porta IO.
2.2 Problema di resistenza limitatrice di corrente integrata nei LED
Come abbiamo visto in precedenza, i prodotti LED con resistori a flusso finito integrati sono in realtà in circolazione da molto tempo, ma sono stati un fallimento in termini di reazione del mercato (in termini di percentuale di utilizzo e penetrazione del mercato). I problemi principali includono:
Problema di efficienza luminosa: infatti, la maggior parte dei LED utilizzati per l'illuminazione funziona in assenza di resistenza alla corrente finita, tramite uno speciale circuito a corrente costante per ottenere la massima efficienza luminosa del LED.
Problema di serie di alimentazione LED: in molte applicazioni, più LED devono essere collegati in serie per formare un'area più ampia della lampada del display. Se c'è una resistenza di corrente limitata, è richiesta una tensione di pilotaggio maggiore. I circuiti a corrente costante sono spesso utilizzati per pilotare questi LED seriali;
Diverse tensioni e correnti di lavoro: sappiamo che la dimensione della resistenza limitatrice della corrente dei LED è composta da una serie di fattori, una volta in conformità con determinate condizioni di integrazione della resistenza di corrente finita, limiterà l'uso dei LED in occasioni;
Problema di dissipazione del calore: anche il modo in cui dissipare efficacemente il consumo di energia sulla resistenza limitatrice di corrente è un fattore che influenza la resistenza limitatrice di corrente integrata interna del LED;
Bassa tensione di esercizio: la tensione di esercizio del circuito attuale è sempre più bassa, dai 5 V originali passa gradualmente a 3.3 V o anche meno, il che fa sì che il dispositivo LED integrato non possa adattarsi a una varietà di tensioni di esercizio;
L'uso di un resistore limitatore di corrente da tavolo è molto comodo: o in realtà, aggiungere un resistore limitatore di corrente da tavolo nel circuito è relativamente facile, in modo che il LED possa adattarsi a una varietà di condizioni di lavoro. Per tensioni elevate (ad esempio +12 V) è possibile collegare più LED in serie.
Nodo totale
Nel processo di utilizzo dei LED, è necessario progettare un circuito a corrente finita (resistore limitatore di corrente o circuito a corrente costante) nel circuito per garantire che la corrente del LED non superi la corrente operativa massima del LED. L'uso di resistori limitatori di corrente è il circuito più comune e conveniente nelle comuni applicazioni LED. Esistono chip LED integrati più sofisticati che possono essere utilizzati. Questo documento discute perché il primo singolo LED non era direttamente integrato con il resistore limitatore di corrente
