Почему светодиод горит, несмотря на напряжение питания <Прямое напряжение

У меня есть светодиод, который указал типичное прямое напряжение 3,5 В и максимальное прямое напряжение 3,9 В.

Я приложил 3,3 В через него с резистором 300 Ом последовательно. Почему он загорелся?

Мне интересно, смогу ли я выбрать этот светодиод как надежный выбор для моей конструкции (который, как отмечалось, работает при напряжении питания 3,3 В по всей плате).

Мое мышление:

Таблица данных светодиодов имеет кривую прямого напряжения против тока (меня также смущает, почему они выставляют прямой ток на ось Y вместо X, учитывая, что ток - это то, что здесь будет меняться). В любом случае, кривая показывает уменьшение прямого напряжения при меньших токах; возможно это объяснение?

Вот загружаемая таблица данных для этого светодиода в формате PDF (это трехцветный светодиод, и в этом вопросе я имел в виду технические характеристики для синего и зеленого).

Вы правы - прямое напряжение зависит от прямого тока.

Прямое напряжение, которое вы видите в таблице типовых значений, предназначено для тока 20 мА, что является слишком высоким, если все 3 цвета используются одновременно (сноска 2 в таблице абсолютных значений на стр. 3 - 15 мА, является максимальной в этом случае. дело).

Если вы посмотрите на диаграмму 2 в техническом описании , вы увидите связь между прямым напряжением и прямым током. Здесь вы видите, что при прямом напряжении 3,3 В можно ожидать прямой ток 20 мА. С 3В это будет 8мА. Более высокое значение резистора не делает это более надежным, оно просто делает светодиод темнее. Вы хотите, чтобы резистор был как можно меньше.

Резистор должен быть достаточно большим, чтобы снизить прямое напряжение примерно до 3,1 В с током 15 мА - это будет означать значение около 13,3 Ом (хотя для красного светодиода должно быть больше).

Используется ли этот светодиод для вас, зависит от необходимой вам яркости. Если вам не нужно, чтобы он загорелся полностью (или вы используете версию с более высокой интенсивностью, см. Стр. 4), это сработает. Если вы хотите быть уверены, что можете использовать полную интенсивность, вам нужно использовать другую. Олин прав - разница между партиями также может означать, что некоторые из них ярче, чем другие. Чтобы обеспечить равномерную яркость, вам необходимо контролировать ток, протекающий через светодиоды.

«Типичный» в таблицах не означает ничего полезного. В основном это маркетинговые цифры, и, как правило, продавцы пытаются выглядеть хорошо.

Минимальные и максимальные характеристики имеют значение. Неудивительно, что светодиод, который обычно имеет напряжение 3,6 В через него при своем полном рабочем токе, несколько загорается при 3,3 В. Ток, вероятно, значительно меньше, чем полный ток, но некоторые светодиоды настолько яркие, что их все еще хорошо видно на Ваша скамья в небольшой доле максимального тока.

Нет, светодиод этой модели не будет надежно светиться от 3,3 вольт. Вы нашли тот, который сделал, и следующая 1000 вы также можете получить, но следующие 10000 после этого могут быть слишком тусклыми. Если в спецификации не указано, что вы получаете при напряжении 3,3 В, вы должны предполагать, что гарантии нет. В действительности вы, вероятно, получите немного света при 3,3 В, но количество этого света может легко варьироваться от части к части.

Светодиоды не являются идеальными диодами, поэтому точка включения (Vf) не является идеально резким переходом. Если мы посмотрим на кривую IV для типичного светодиода, мы можем увидеть это:

Vf часто принимается, например, при 20 мА (некоторые таблицы данных дают пару Vfs при разных токах)

Из этого видно, что управлять светодиодом сложно, изменяя напряжение на нем, поэтому для лучшего управления необходим драйвер постоянного тока. Вы можете купить много микросхем, предназначенных для этой задачи, или вы можете свернуть свой собственный простой источник.
С драйвером постоянного тока, если светодиоды Vf изменяются (процесс, температура и т. Д.), То драйвер компенсирует поддержание тока постоянным, так что это способ сделать что-то, если вы хотите, чтобы ток был точным независимо от изменчивости детали (примечание яркость на XmA может отличаться, так как это тоже меняется)

Светодиодные индикаторы с напряжением питания выше, ниже или выше / ниже вашего выходного напряжения

Существуют различные типы драйверов светодиодов - некоторые из них являются просто базовым ограничителем постоянного тока, а некоторые используют топологию с повышением (или понижением) или зарядный насос для обеспечения более широкого диапазона соответствия для постоянного тока.

Простой драйвер постоянного тока:

Простой драйвер постоянного тока утратит регулирование, когда напряжение приблизится к напряжению питания (из-за падения на ограничивающем элементе). Это будет дано в таблице данных (см. Наименьшую нагрузку на источник питания в этом примере таблицы деталей, стр.10)

Повысить светодиодный драйвер

Драйвер светодиода, который использует топологию усиления (точно так же, как импульсный регулятор, но установлен на постоянный ток, а не напряжение), будет по-прежнему обеспечивать постоянный ток, но он увеличивает свое напряжение выше диапазона питания, чтобы обеспечить последовательное управление светодиодами с общим Vf выше напряжения питания:

Драйверы для светодиодов SEPIC, Buck-Boost, Cuk

Хорошо, а как насчет случая, когда ваше входное напряжение изменяется выше и ниже выходного напряжения? Типичным случаем может быть использование литий-ионной батареи, которая может варьироваться от ~ 4,3 В до ~ 2,7 В, а для подачи необходимого тока через светодиоды необходим выход 3 В.
В этом случае мы используем либо SEPIC, Buck-Boost или драйвер Cuk. Все могут делать одно и то же здесь, но имеют разные топологии (почему вы выбираете одну поверх другой, читайте дальше, возможно, вы захотите это сделать - множество книг / приложений там) ...

Во всяком случае, вот пример схемы SEPIC с использованием LM3410 :

А вот таблица эффективности при входном напряжении выше и ниже выходного напряжения, вы можете видеть, что регулирование тока светодиода поддерживается отлично:

(Меня также смущает, почему они помещают прямой ток на ось Y вместо X, учитывая, что ток - это то, что можно изменить здесь).

Мне сказали, что диод проводит в зависимости от падения напряжения на контактах. Вот почему ток, который может течь, напрямую связан с падением напряжения на диоде (или светодиоде). Вот почему Напряжение X, а ток по оси Y.