為什麼不能對多個LED並聯使用單個電阻,而不是每個LED?
為什麼不能對多個LED並聯使用單個電阻,而不是每個LED?
主要原因是您不能安全地並聯二極管。
因此,當我們使用一個電阻器時,整個二極管部分都有電流限制。之後,由每個二極管控制流過它的電流。
問題在於現實世界中的二極管不具有相同的特性,因此存在一個二極管開始導電而其他二極管不導電的危險。
所以您基本上想要這個(在Paul Falstad的電路模擬器中打開):
實際上,您會得到這個(在Paul Falstad的電路模擬器中打開):
可以看到,在第一個示例中,所有二極管傳導的電流量相等,在第二個示例中,一個二極管傳導的電流大部分,而其他二極管則幾乎不傳導任何電流。示例本身有點誇張,因此差異會更加明顯,但是很好地演示了實際情況。
上面的編寫假設您將選擇電阻,以便設置電流,以便電流是每個二極管中所需電流的 n 倍,其中 n 是二極管的數量,並且電流實際上大於單個二極管可以安全地導通。然後發生的事情是,具有最低正向電壓的二極管將傳導大部分電流,並且磨損最快。死後(如果死為開路),具有最低正向電壓的二極管將傳導大部分電流,並且死得比第一個二極管還要快,依此類推,直到耗盡二極管為止。
我想到一個可以為多個二極管供電的電阻的情況是,流經該電阻的最大電流足夠小,以至於單個二極管可以在全電流下工作。這樣二極管不會死,但是我自己還沒有嘗試過,所以我不能評論它是多麼好。
好的,讓我們進行計算。
LED的簡化模型是與小電阻串聯的固定電壓源。讓我們從Kingbright中選擇此LED。
斜率為20mA / 100mV,因此內部電阻為5 \ $ \ Omega \ $。 LED的固有電壓為1.9V。假設LED需要20mA的電流並且我們的電源為5V。
然後LED電壓為1.9V + 5 \ $ \ Omega \ $ \ $ \ cdot \ $ 20mA = 2V。我們的單串聯電阻
\ $ R = \ dfrac {5V-2V} {2 \ cdot 20mA} = 75 \ Omega \ $。
如果兩個LED都相等。現在假設LED之間存在細微的差異,第二個LED的1.9V實際上是1.92V,相差1%。
現在還不能立即清除LED兩端的電壓。讓我們找出並命名為\ $ V_L \ $。通過75 \ $ \ Omega \ $電阻只有一個電流\ $ I_R \ $:
\ $ I_R = \ dfrac {5V-V_L} {75 \ Omega} \ $
通過第一個LED的電流:
\ $ I_1 = \ dfrac {V_L-1.9V} {5 \ Omega} \ $
,同樣,對於LED 2:
\ $ I_2 = \ dfrac {V_L-1.92V} {5 \ Omega} \ $
現在\ $ I_R = I_1 + I_2 \ $,所以
\ $ \ dfrac {5V-V_L} {75 \ Omega} = \ dfrac {V_L-1.9V} {5 \ Omega} + \ dfrac {V_L-1.92V} {5 \ Omega} \ $
由此我們發現\ $ V_L \ $ = 2.01V。然後,在上述方程中為LED電流填充這個值,我們發現
\ $ I_1 = 21.94 mA \ $和\ $ I_2 = 17.94 mA \ $
結論
LED電壓的最小差異(1%)已經導致LED電流相差18%。 IRL差異可能更大,並且亮度可能存在可見差異。內部電阻越低,效果越差。
在此處查看我最近的詳細答案
由於LED特性的差異,電流將不均分。
那些比自己份額大的人會變得更熱,甚至更大。
那些比他們份額少的人會變得更酷,並且更少。
如果說有10個LED並並聯,並用單個LED以大約所有10個的額定電流驅動它們,則:
對於典型的低成本LED,Vf /如果匹配度很差,以至於最低的Vf LED可能消耗其額定電流的2或3或4倍。
過電流的LED會迅速消失。
現在有9個LED可以共享10個足夠的電流。平均目前是110%。最低的Vf LED將再次過載並發生故障,但這一次它會更快地發生,因為每個LED有更多的可用電流。
下一個... :-)-
看看典型的廉價亞洲*多LED手電筒。
請注意最亮的LED。操作手電筒一會兒然後重新觀察。
不久後,最亮的LED會變暗或熄滅。
觀察最亮的LED ...
串聯的LED(2組)。
恆流驅動器。
成本更高。
如果LED都具有相同的特性,那將起作用。不幸的是,事實並非如此。它們將流過不同的電流。當然,幾個串聯的LED可以有一個限流電阻。
TLDR;
如果電阻器將電流限制為15 mA,則隨著每個LED的開啟,電流將在它們之間共享並減小,這意味著隨著更多LED的開啟,它們將變暗。
這不是真的。
我經常使用帶有8個LED的麵包板進行嵌入式調試。 區別在於,儘管我確實通過一個電阻將所有8個LED都接地(這樣可以更快地將PCB擊穿),但電流是由單獨的微控制器引腳提供的。我猜這取決於您所說的“平行”!