尽管电源电压<正向电压,为什么LED仍然点亮


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我有一个指定了3.5V典型正向电压和3.9V最大正向电压的LED。

我用一个300欧姆的串联电阻在其上施加了3.3V电压。为什么点亮?

我想知道我是否可以选择该LED作为我的设计的可靠选择(如上所述,该LED在整个板上以3.3V电源供电)。

我的想法:

LED数据表中有一条正向电压与电流的曲线(我也很困惑为什么他们将正向电流放在Y轴而不是X轴上,因为电流会在此处变化)。无论如何,曲线显示在较小电流下正向电压降低;也许这就是解释?

这是此LED 的可下载PDF数据表(它是三色LED,在这个问题上,我指的是蓝色和绿色的规格)。


您可以共享数据表吗?
jippie 2012年

@jippie:我现在添加了。
boardbite

如果要使LED在某个电压以上工作时导通,而在以下电压以下工作,则需要一种比较器。
Lenne

Answers:


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您是正确的-正向电压取决于正向电流。

在典型值表中看到的正向电压是20mA的电流,当同时使用所有三种颜色时,该电压太高(第3页的绝对额定值表中的脚注2-最大15mA)案件)。

查看数据手册中的图2时,您会看到正向电压与正向电流之间的关系。您在这里看到的是,对于3.3V的正向电压,可以预期20mA的正向电流。如果使用3V,则为8mA。更高的电阻值并不能使可靠性更高,只会使LED变暗。您希望电阻尽可能小。

该电阻应仅大到足以在15mA的电流下将正向电压降至约3.1V-这意味着该值约为13.3欧姆(不过,红色LED的电阻需要更大)。

此LED是否适合您取决于所需的亮度。如果不需要它完全点亮(或使用强度更高的版本,请参阅第4页),则可以使用。如果要确保可以使用全部强度,则需要使用另一种强度。奥林(Olin)是对的-批次之间的差异也可能意味着某些批次比其他批次更亮。为了确保亮度均匀,您需要控制流过LED的电流。


我当然不需要全部强度-这是一个相当明亮的LED(例如90 mcd红色@ 20 mA)。所以我想我现在明白了-仅在20 mA电流/全强度情况下才需要3.5V。如果我提供较小的电压(例如,使用恒定电流源),则其发光亮度将降低(而不是根本不发光),因为LED不会像理想二极管那样具有离散的行为。
boardbite

究竟。请注意,在使用恒定电流源时,您选择的解决方案只需要最小的电流。即使是0.3V的压降,也意味着LED仅获得10mA的电流。例如,TLC5940可以提供20mA的电流,且压降约为0.25V。
hli 2012年

在您最后的评论中,您能否阐明这是什么意思:“您选择的解决方案只需要最小的电流”?
boardbite

我校对我写的东西:(我的意思是“电压的最小量”(压差电压,是精确的),否则你的恒流源不会为LED补光灯留出足够的正向电压。
挡拆

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数据表中的“典型”并不意味着任何有用的信息。这些大多是市场营销数字,通常是供应商试图使自己看起来更好。

最小和最大规格很重要。毫不奇怪的是,在其全部工作电流下通常具有3.6 V电压的LED 在3.3 V时会点亮一些。该电流可能远小于全部电流,但是有些LED太亮以至于它们仍然很容易被看到。您的工作台仅需最大电流的一小部分。

不可以,该型号的LED不能可靠地从3.3伏特点亮。您找到了一个,但可能会得到的下一个1000,但是之后的下一个10000可能太暗了。除非规格表明确告知您在3.3 V电压下可获得的功率,否则您必须假设没有保证。实际上,您可能会在3.3 V电压下获得一些光,但是该光的数量在各个部分之间很容易变化很大。


这澄清了。需要注意的是,如果我要串联一个足够大的电阻,那么LED两端的压降(正向电压)会减小,使其低于3.3V。这将成为一种可靠的解决方案,以确保无论零件可变性如何,LED都能点亮?
boardbite

3

LED不是理想的二极管,因此“开启”点(Vf)并不是一个完美的过渡。如果我们查看典型LED的IV曲线,我们可以看到:

LED IV曲线

Vf通常是在20mA时获取的(某些数据手册将在不同电流下给出几个Vfs)

由此可见,很难通过改变LED两端的电压来控制它,因此,为了实现最佳控制,需要一个恒定电流驱动器。您可以购买许多专用于此任务的IC,也可以购买自己的简单货源。
使用恒定电流驱动器时,如果LED Vf发生变化(过程,温度等),则驱动器会进行补偿以使电流保持恒定,因此,如果您希望电流精确无误,而不论部件是否可变,则这是一种处理方法(请注意XmA处的亮度可能有所不同,因为这也有所不同)


以高于,低于或高于/低于输出电压的电源电压驱动LED

LED驱动器有不同的类型-有些仅仅是基本的恒流限制器,有些使用升压(或降压)拓扑或电荷泵为恒定电流提供更宽的顺应性范围。

简单的恒流驱动器:

当电压接近电源电压时(由于限制元件两端的压降),一个简单的恒流驱动器将失去稳压作用。这将在数据表中给出(请参见本示例零件数据表中的最低电源开销,第10页)。

简单的LED驱动器

升压LED驱动器

使用升压拓扑结构的LED驱动器(就像开关稳压器一样,但设置为恒定电流而不是电压)仍将提供恒定电流,但是它将其电压增加到电源范围以上,从而能够以总Vf串联驱动LED高于电源电压:

LED升压驱动器

SEPIC,降压-升压,Cuk LED驱动器

好了,所以当你的输入电压变化上面关于什么情况下低于输出电压是多少?典型的情况可能是使用锂离子电池,该电池的电压范围可能在〜4.3V-〜2.7V之间变化,并且需要3V的输出才能将所需的电流推入LED。
在这种情况下,我们使用SEPIC,降压-升压或Cuk驱动器。所有人都可以在这里做相同的事情,但是拓扑结构不同(为什么您会选择另一种来阅读您可能想做的进一步阅读-那里有很多书籍/应用笔记...)

无论如何,这是一个使用LM3410的SEPIC电路的示例

LED SEPIC驱动器

下表是输入电压高于或低于输出电压时的效率,您可以看到LED电流的调节保持了完美:

LED SEPIC效率


谢谢你,奥莉。我进行了快速搜索,发现有许多这样的驱动程序。但是现在,如果我要使用这样的驱动器并设置X电流(比如说10 mA电流),那么由于曲线上与10 mA相对应的Blue的V_F为3 V,那么我真的可以3.3V电源呢?
boardbite

@Inga-我添加了有关不同类型的恒定电流驱动器的一些详细信息。此处提供了总体思路,但具体内容取决于IC,因此您需要仔细检查数据表。最简单的驱动程序(显示的第一种类型)将不适用于如此小的余量。像最后一个例子一样的SEPIC可以正常工作。
奥利·格拉泽

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我最终使用了boost驱动程序方法,并且到目前为止已经有了一个可行的项目。我非常感谢您在此处提供的全面详细信息。
boardbite

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(我也感到困惑,为什么他们将前向电流而不是X放在Y轴上,因为电流会在这里变化)。

有人告诉我,一个二极管的导通取决于引脚两端的电压降。因此,能够流动的电流与二极管(或LED)两端的压降直接相关。因此,电压为X轴,电流为Y轴。

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