LEDに最大電流があるのはなぜですか？

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だから私はLEDが最大電流（たとえば20mAなど）を持っていることを理解していますが、科学的にこれはなぜですか？

水のアナロジーを使用すると、高電圧は何かを台無しにするものになると思われます（パイプなどを吹き飛ばす膨大な量の「圧力」のように考えたいです）。なぜ電子の流れの速度が何かにダメージを与えるのでしょうか？

led theory physics

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@ IgnacioVazquez-Abramsなに？電圧は、圧力のように物理的にすべてのビットです。実際には、それらはそれぞれ物理的ポテンシャル（単位当たりのエネルギー）であるため、非常に良い類推です。圧力は1立方メートルあたりのジュールで測定でき、電圧はクーロンあたりのジュールで測定できます。

— フィルフロスト

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それは魔法の煙が逃げるのに十分なエネルギーを持っている最小電流です。

— AE

パイプの類推に固執-水流の速度はパイプの摩耗を引き起こし、側面を磨耗させ、最終的に電気ヒューズのように破損を引き起こしますか？

— OJFord

「LEDに最大電流があるのはなぜですか？」それらは例外的に聞こえます。ほとんどすべてに最大電流があります。（アイソレータは最大電圧を持っていると簡単に説明できますが）

— -MSalters

すべてに最大電流、電圧（...および電力、dV / dtなど）がありますが、一部のデバイス（またはその要素）は「電圧デバイス」（マイクロコントローラー、コンデンサ、MOSFETゲートなど）およびその他の「電流デバイス」です。（例：ダイオード、LED、BJT、MOSFETドレイン-ソース）。デバイス関連の用語で最大値を他の何かに「変換」するのではなく、より多くの情報が得られます（例：Igs（max）？:P）。

— ニックT

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電気システムの通常のアナロジーは流体システムであるため、アナロジーを見つけるのは困難です。流体システムの優れた点は、作動流体も冷却に優れていることです。また、流体システムに関するほとんどの人の実際の経験には、加熱がそれほど重要でない流量が含まれます。

それでは、別のアナロジーを試してみましょう：指の抵抗を通してひもを引っ張る指はLEDであり、LEDの電圧降下は、指の両側の弦の張力の違いに似ています。電流は、弦が引っ張られる速度に類似しています。

ひもを引っ張る速度が速すぎると、指が損傷しますか？はい：「ロープバーン」と呼びます。これは、速度に関係なくロープの張力の一定の差を維持するために指の抵抗を調整した場合でも発生します（LEDのほぼ一定の電圧降下に似ています）。

その理由は、行われた作業の割合、したがって発生する熱は、指がロープに加える力と、ロープが指を通り抜ける速度の積であるためです。強く絞ったり、ひもを速く動かしたりすると、ロープが焼けます。

「仕事の割合」または「エネルギーの割合」は力と呼ばれます。機械システムの場合、これを定義する1つの方法は、力（）と速度（）の積です。 $F$ $v$

P = F v

$P = Fv$

電力はエネルギーの割合であるため、時間あたりのエネルギーの単位にする必要があります。SI単位では、1秒あたりのジュール（ワット）とも呼ばれます。したがって、ロープがどれだけ速く動いて、指がどれだけ力をかけても、毎秒数ジュールの速度で作業を行っています。このエネルギーは消えることができません。ロープと指の熱になります。指先から熱を逃がす身体の能力を超えると、皮膚が熱くなりすぎて火傷します。

電気システムの例えは、電力は電圧と電流の積です。

P = V I

$P = VI$

LEDの場合、はほぼ一定ですが、十分に大きくすると、周囲環境に放射するよりも速く熱が発生します。LEDが熱くなりすぎて損傷しています。 $V$ $I$

— フィル・フロスト
ソース

それでは、LEDが非常に高い電圧で低電流の場合、LEDが損傷する可能性はありますか？

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LEDの電圧は数ボルトに固定されています。それ以上に電圧を上げると、電流が増加し、電源がそれに供給できるすべての電力を吸収します-それが燃えて絶縁体になるまで。

— PkP

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@Mercfh抵抗器の電流と電圧を関連付ける関数はオームの法則であり、必要な精度に応じて、ダイオードのモデルがいくつかあります。

— フィルフロスト

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水のアナロジーに固執したい場合は、水車または水車が良いモデルです。水の移動が速すぎると、ベアリングが損傷します（オーバーヒート）

— slebetman

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+1。ストリング/テンションのアナロジーを聞いたことはありませんし、とても気に入っています！

— シャムタム

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LEDには数ボルトの順方向電圧降下があります。この電圧降下と電流の積は、デバイスで消費される電力です。それは光だけでなく熱も生み出します。LEDを殺すのは熱です。

— PkP
ソース

標準LEDを電圧源に落としながらヘッドで保持すると、死ぬ前に十分な熱が発生して、著しく暖かくなることがあります。高出力LEDでこれを行わないでください！

— ウォーレンヤング

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TL; DR：電流が流れると熱が発生し、LEDの場合は熱が部品を殺します。

電子が導体を流れるたびに、ジュール加熱が発生します。これは、部分的には熱とは何か、物体を構成する粒子が動き回り、電子が引き抜かれることにより、一部の電子が何かに衝突し、その粒子にエネルギーが移動して加熱されることを保証します。

LEDが過負荷になると、過剰な加熱により、ダイ自体だけでなく、脆弱なボンディングも発生します。これらの変更はいずれも建設的なものではなく、最終的には熱が部品を破壊します。LEDの場合は燃え尽き、おそらくはバラバラになり、他の一部の場合は炎に爆発することがあります。

— マクソンチャン
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他の人が言ったことを見る別の方法があります：

電流から光への変換は100％効率的ではないため、光に変換されない残りのエネルギーは熱です。

各電子部品には、ケルビン/ワット単位で測定される「熱抵抗」と呼ばれるものがあり、上記の「無駄なエネルギー」がダイからPCB（通常はLEDのカソード）に熱としてどれだけ簡単に出て行くかを示します。これはデータシートで指定されています。

さらに、各電子部品には最大接合温度Tjがあり、データシートに指定された残りのパラメーターに従って動作することができます。

この情報を使用して、一定の熱抵抗、Rth、固定最大電力定格LED、Pdiss_max、およびLEDを駆動する絶えず増加する電源が与えられた場合、接合部温度を最大定格以上に駆動し、はんだ除去を行う可能性がありますチップ内部からワイヤが結合し、動作不能になります。

良い質問！

— カウボーイダン
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そのサイズの素材が処理できる量は限られています。フィラメントを例に取ります。ちょうど良いサイズですが、燃え尽きません。それは電気に圧倒されており、燃え尽きる前に処理できる量は限られています。LEDでも同じです。材料の量と種類に依存します。

— ケニー・ホーキンス
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これは本当のことですが、サイズの点で考えるのは役に立たないと思います。標準の3mm LEDのリード線には、おそらく20〜30アンペアの溶断電流があります。高出力のLEDは、標準のLEDほど大きくありません。主に、より良いヒートシンクを持っています。サイズは、現在の処理能力と大まかにしか関係していません。

— ウォーレンヤング

燃え尽きるLEDを白熱フィラメントと比較することは、実際には可能な限り反対であるにもかかわらず、共通の動作理論を共有する可能性があることを意味します。一定の温度では、ダイオードは非線形ですが、フィラメントは（寄生効果を無視して）純粋に線形です。さらに、フィラメントには負の熱係数があり、この負のフィードバックにより、さまざまな電圧範囲で安定した動作が可能になります。対照的に、半導体は一般に正の熱係数を持ち、過剰なエネルギーが供給されると熱暴走を示します。

— -bcrist

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すべての良い答え。LEDに非放射再結合がなければ、熱がはるかに少なくなり、加熱する前により多くの電流を流すことができると付け加えました...（新しい高効率LEDを考えてください）

— ジョージ・ヘロルド
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実際、私は水の例えがかなり効果的だと感じました。大量の水がパイプに流れ込むと、パイプは壊れます。より具体的には、他の材料と同様に、流れる流体が少量の熱を生成するため、溶けます

— ジャンルカ・ゲッティーニ
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