理論と現実におけるLEDの消費電力

理論的には、1つのLEDが10mAを消費するので、17個の並列LEDが170mAを消費しますが、実際には、17個の並列LEDを接続すると、170mAではなく100mAしか消費しません。なぜ理論と現実に違いがあるのですか？

あなたはこれらのLEDのそれぞれが完全に同一のIV曲線を持っていると仮定しています。記載されている仕様は公称値であり、代表的な数値であり、変動があります。

1つのLEDは1.9 VFで10mAですが、別のLEDは同じVFで8または12 mAまたは異なる場合があります。それは明るささえ考慮に入れていません。同じIVカーブを持つ2つのLEDは、色と明るさが著しく異なる場合があります。

また、サプライの精度または丸めも考慮する必要があります。アンプの100分の1までしか測定しません。適切な単一ミリアンペアの範囲には不十分です。

また、使用しているブレッドボードの抵抗も考慮に入れてください。最初のLEDと最後のLED間の電圧を測定すると、違いに気付く場合があります。

電流モードでは適切な電流計またはマルチメーターを使用し、この回路の各LEDを個別に測定して、各LEDが実際に消費している量を確認する必要があります。

PSUメーターの分解能は0.01 A（10 mA）しかありません。実際の電流は、単一のLEDの場合、5 mAから15 mAの間です。

黄色のマルチメーターをmAレンジに切り替え、リードを正しいソケットに接続し、マルチメーターを1つのLEDと直列に配線して、より正確な測定を行います。

この方法でLEDを並列化することは推奨されません。順方向電圧降下が低いものは、電流を消費します。電流制限電源と直列に接続するか、各LEDと直列に抵抗を接続して電流を制限します。

トランジスタとPasserbyは両方とも、あなたが尋ねた質問に対して完全に良い答えを出しましたが、もう少し包括的なものを試してみましょう。

LEDの数は十分にあるようです。スペアがいくつかある場合は、この実験を試してください。1つのLEDを1.9ボルトで駆動します。現在を記録します。電圧を2.0に上げます。ここで2.1を試してください。電流が非常に急速に増加しているのがわかります。2.1ボルトでLEDが消滅しない場合は驚きます。次に、LEDを200オームの抵抗に交換して、テストを繰り返します。これにより、ターンオン電圧に達すると、電流が抵抗の場合よりもLEDの場合の方がはるかに速く上昇することがわかります。

さて、これはあなたが知らないことです-固定電圧の場合、LEDを流れる電流はLEDの温度が上昇するにつれて増加します。

温度が上がると電流が増加し、温度も上昇します。もちろん、これはその電流がさらに増えることを意味します。これがリードしているところがわかります。専門用語は熱暴走です。したがって、これは最初の最も重要なルールにつながります。決して電圧源からLEDを駆動しようとしないでください。常に電流を制限します。これは、より高い電圧を供給し、電流制限抵抗を直列に使用することによって最も簡単に実行できます。あなたのケースでは、5ボルトの電源と300オームの抵抗器で約10 mAが安全に供給されます。

さらに、あなたのセットアップはあなたがあなたの選択したLEDで幸運になったことを示しています-それらはすべてほぼ同じ明るさのようです。通行人が述べたように、これは一般的に真実ではありません。したがって、LEDの束を一緒に結び付けて、1つの抵抗器からそれらを駆動しないでください。そうすることで、LEDの輝度の範囲が広がります。明るさを均一にしたくない場合は、これで問題ないと思うかもしれませんが、もう1つ検討する必要があります。

たとえば、10個のLEDが並列に10個あり、それぞれが10 mAを描画（希望）し、合計100 mAであるとします。これを行うには、5ボルト電源と30オーム抵抗を使用します。あなたは不均一な明るさで元気です。問題はありますか？

かなり可能性があります。同じ電圧でLEDの輝度が均一でないのと同じように、同じ電圧で同じ電流を引き出すこともありません。

共通の電圧で、1つのLEDが他のLEDより自然に少し多くの電流を消費するとします。これは、電力は電圧と電流の積に等しいため、他の電力よりも多くの電力を消費することを意味し、これは熱くなることを意味します。これにより、電圧がさらに低下し、より多くの電流が流れます。最悪の場合、最も弱いLEDは、燃え尽きるまでますます多くの電流を消費し、おそらくオープンに失敗します。これは、次に弱いLEDが電流を消費し始め、最悪の場合、すべてのLEDが消えるまでプロセスが継続することを意味します。このプロセスは他のコンポーネントでも発生する可能性があり、「爆竹モード」というニックネームが付けられました。この場合、高すぎる設定の電流制限によって可能になります。つまり、

これは、従うべきもう1つのルールにつながります。各LEDへの電流を個別に制限します。これは通常、LEDごとに1つの抵抗、または直列のLEDのストリングを意味します。たとえば、12ボルトの電源がある場合、4個または5個のLEDを直列に配置し、単一の抵抗を使用してストリングの電流を制限できます。結果を認識している限り、少数のLEDでこれを回避できます。2つのLEDを並列に使用すると、通常の動作電流の2倍で死ぬLEDは多くないので、爆竹モードの失敗を心配する必要はないかもしれませんが、それでも不均一な明るさになる可能性があります。並列に配置するLEDが多いほど、壊滅的な障害の可能性が高くなります。選択はあなた次第であり、数回火傷を負うまではおそらくチャンスをつかむことになるでしょう。

「良い判断は経験からくる。経験は悪い判断からくる」

簡単な答えは、0.0058 Aを読み取る必要がある0.01 Aの「有効桁数1」のみの丸め誤差です。

しかし、単一のLEDの読み取り値から3つの重要な数値がないため、LEDごとに現在の100/17 = 5.8mAを計算できます。

さらに、電圧の上昇に伴う電流の上昇を予測できます。公称5mm超高輝度LEDの内部ESRは15Ωです。//に15個のLEDがある場合、ESRは〜1Ωになります。（＆17わずかに少ない。）したがって、0.10 Vの正確な上昇はすべて、0.10Aの上昇をもたらし、ESRが動的に上昇するVf曲線の「ニー」が1.8Vであることを示唆しています。

LEDのESRの不一致を防ぐために、ESRの最大50％または約8Ωを並列に駆動するときに追加することをお勧めします。

これはVfとIfに影響し、単一のバッチでは1％未満の狭い許容差、または混合バッチでは高い側で広い許容差を持つ可能性があります。これは電流共有に影響を与え、自己発熱がVfを低下させたときにのみ重要になります。この差は20mAを超える上昇電流で加速され、特に内部しきい値電圧が低下する場合（ショックレー効果）、内部ESRバルク抵抗両端の電圧が上昇し、電源の定電圧からより多くの電流を引き出します。

実際には、LEDは低電圧ツェナーと同じくらい正確ですが、高輝度LEDのサプライヤ品質の向上により、同様の許容差があり、多くの場合さらに悪くなっています。

このRED LEDの近似式は次のようになります。

Vf = 1.8 + If * ESR

当然のことながら、直列の小さな直列Rを追加すると、「電流共有ダイオードの熱暴走」によって引き起こされる感度の不整合がなくなります。

本質的に効率は、小さなシリーズRを追加することによって失われますが、期待される電流を安定させるという利点があります。

これで式は次のようになります。

Vout = 1.8 + If *（ESR '+ Rs）

... Voutは、上記のESRに含めることができるESRも持つドライバーまたはVccです。たとえば、5V CMOSは〜50Ωで、CMOS <= 3.3最大Vccは〜25ΩESRです。

。次に、Ifを選択してRsを解きます。

しかし、ほとんどの人は単純に公称Vf @ 20mAを使用してからRSを計算します

Rs =（Vcc-Vf）/ If

次に、Ifを選択し、ワーストケースの最大Vccを使用してRsを解きます。

ESRは、CMOSおよびMOSFETのRdsOnとしても知られている微分抵抗を表す便利な用語です。

白色5mm LED用

Vf = 2.85 + If *15Ω

公差が同じ公称良品の場合。

個々のLEDの抵抗が大きいほど、また並列に接続するほど、並列抵抗は個々の値から減少するので、10個のLEDの電流は少なくなります。1 / Rt = 1 / R1 + 1 / R2 + ..........