两个并联 LED 的电流如何分配?

电器工程 引领 电路分析
2022-01-12 18:43:05

我有两个具有不同正向电压的 LED 并联,并且想知道有多少电流流过它们。它们在拆分之前连接了一个串联电阻。像这样:

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由于 LED 不遵循欧姆定律,我不确定如何计算通过每个 LED 的电流。我想我应该像对待电压源一样对待 LED 并应用 KVL 回路,但我仍然卡住了。

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4个回答

如果两个具有不同正向电压的 LED 如图所示连接,那么对于理想化的电子部件,具有较高 V f的 LED将不允许电流通过它,并且根本不会点亮。具有较低 V f的 LED将是唯一点亮的 LED。

示意图

模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图

为了更好地理解这一点,请注意,如上所示的电压表将读取 2.4 伏,即 LED1 的正向电压,这不足以点亮 LED2。

要计算从电池汲取的电流(问题中的第一张图),通过所述电流的 100 欧姆电阻器上的电压降必须等于电源(5 伏)和 V f(2.4 伏)之间的差:

$$I = \frac{V}{R} = \frac{5.0 - 2.4}{100} = 0.026 A = 26 mA$$

因此,LED1 也将有26 mA 电流流过它,而 LED2 将有0 mA 电流


使用现实世界的组件时,行为略有不同。请注意此 2.7 伏蓝色 LED的 VI 图

LED 的 VI 曲线

尽管数据表表明正向电压为 2.7(典型值)至 3.6 伏,但它在 2.4 伏时允许的实际电流(如红线所示)在图表中略低于 1 毫安。当然,该图是一个近似值。即使是同一生产批次的两个 LED,实际 VI 曲线也会略有不同,温度变化会增加另一组变量。

尽管如此,这个通过 LED2 的 ~ 1 mA 电流将使 LED1 消耗的电流减少大致相同的数量,如果要稍微简化一下的话。由于环境和制造变量会影响各个部件,因此只能通过实验确定通过两个 LED 的确切电流。

如果两个 LED 彼此绝对完美匹配,那么它们可以共享相同的电阻器。因为它们在 VI 特性上并不完美匹配,所以一个可能会比另一个看起来更亮一些,因为它往往会占用更多的电流。

为避免这种情况,通常认为最好为每个 LED 使用一个电阻器,但尽管如此,一些 LED 会显得更亮,但(统计上)比所有 LED 共享一个电阻器的情况要少。

规格表通常会包含 IV 图,您可以通过匹配电压并将电流相加并进行一些连续近似来了解。例如,如果 LED 具有不同的颜色,它们的正向电压就会显着不同,而较高电压(通常是较短波长)的 LED 几乎会熄灭。

通常,您需要求解方程组:

$$V_{供应} = R_1(I_{led1}+I_{led2}) + V_{led}$$ $$I_{led1} = f_{1}(V_{led})$$ $$I_{led2 } = f_{2}(V_{led})$$

其中 f1 和 f2 是表示 LED 各自 IV 特性的函数。您可以使用图表找到近似解,或者,如果您有兴趣,可以使用数学模型(例如,参见维基百科中的二极管建模文章)并使用基本相同的逐次逼近找到符号解或近似数值解方法与绘图一样。

在更实际的说明中,如果您希望两个 LED 都工作,则需要使用单独的镇流电阻。您还可以通过一个小的镇流电阻从 LED2 馈电 LED1 (2.4V),尤其是当 LED2 是一个高亮度、大电流二极管时。

“骗子”的答案是在每个 LED 上串联一个低欧姆电阻器(例如 1 欧姆),测量每个 LED 两端的电压并使用良好的欧姆定律计算相对电流。