LED adalah perangkat yang sangat sederhana. Berperilaku sesuai dengan:
sayaL ED=sayaSA T⋅ (eVL EDn ⋅VT- 1 )
Atau, secara bergantian,
VL ED= n ⋅VT⋅ ln(sayaL EDsayaSA T+ 1 )
Dalam contoh di atas, n adalah koefisien emisi (beberapa angka 1 atau lebih besar, tetapi mungkin tidak lebih besar dari 10), VT adalah tegangan termal (yaitu k ⋅ Tq= 26mV pada suhu kamar), dan ISATadalah arus saturasi (yang merupakan sumbu y- jelas mencegat pada bagan skala log berdasarkan kemiringan kurva yang mewakili tegangan vs arus LED) dan seringkali cukup kecil - biasanya jauh lebih kecil daripada10−9A.
Misalkan, dalam kasus Anda, bahwa LED paling baik dimodelkan oleh n=5, ISAT=1×10−11A (10pA) dan VT=26mV. Kemudian Anda dapat menghitung:
VLED=5⋅26mV⋅ln(600mA10pA+1)≈3.226V
Sekarang, Anda TIDAK bisa secara bersamaan memaksa baik tegangan maupun arus. Anda dapat memiliki catu daya yang mempertahankan tegangan tetap dan cukup "memenuhi" dengan arus apa pun yang dibutuhkan (hingga batas kepatuhan yang ditentukan pada catu daya). Atau Anda dapat memiliki catu daya yang mempertahankan arus tetap dan hanya "mematuhi" "dengan tegangan apa pun yang dibutuhkan (hingga batas kepatuhan yang ditentukan.) LED itu sendiri akan merespons, dengan cara apa pun.
Saya menyebutkan beberapa nilai "parameter" di atas untuk LED hipotetis. Tetapi LED bervariasi di semua tempat. Jadi katakanlah jika Anda mengambil banyak LED dan memiliki peralatan khusus yang hanya mencetak nilai yang tepat setiap kali Anda mencolokkan LED yang berbeda. Dengan menggunakannya Anda mendapatkan tabel berikut untuk enam LED dari produsen yang sama:
LED#123456n54.84.65.75.34.9ISAT10pA30pA15pA18pA22pA27pA
Katakanlah Anda memiliki catu daya yang memasok tegangan tetap 3.2Vdan melakukannya dengan sempurna. Apa yang akan menjadi arus untuk masing-masing LED berbeda yang Anda pasang? Baiklah, mari kita lihat:
LED#123456ILED490mA4100mA6250mA43mA268mA2190mA
Wow! Itu buruk. Semua LED yang seharusnya serupa ini menghasilkan perbedaan besar dalam arus mereka menggunakan catu daya tegangan yang sama persis ini. Dan tidak satupun dari mereka yang sangat dekat dengan yang diasumsikan600mA, antara. Dengan asumsi bahwa catu daya benar-benar dapat memberikan lebih dari enam amp, Anda dapat melakukan beberapa kerusakan serius pada LED.
Sekarang mari kita beralih dan menggunakan pasokan arus konstan yang dirancang untuk menyediakan fixed 600mA dan lihat apa yang terjadi dengan tegangan LED, sebagai gantinya:
LED#123456VLED3.23V2.96V2.92V3.59V3.31V3.04V
Perhatikan di sini bahwa kisaran voltase jauh lebih kecil! Yang perlu Anda lakukan adalah menemukan catu daya arus konstan yang dapat menangani setidaknya5V atau lebih dan Anda baik-baik saja.
Ya, saya memberikan beberapa "klinker" pada LED di atas. Spesifikasi Anda mengatakan bahwa LED menyala3V untuk 3.4V di 600mA. Tapi itu juga intinya. Sementara spesifikasinya memberi tahu Anda bahwa secara statistik tidak mungkin untuk melihat LED di luar kisaran itu, faktanya adalah Anda masih akan menemukan beberapa yang berada di luarnya dari waktu ke waktu.
Variasi tegangan yang sangat kecil ini adalah alasan besar mengapa resistor "pembatas arus" bekerja sebaik mereka. Karena perbedaan tegangan memeluk rentang kecil, sangat mudah untuk memperkirakan tegangan apa yang tersisa (dalam rentang kesalahan kecil) untuk penurunan tegangan resistor.
Jika Anda memiliki tegangan catu daya 6V (bukan sumber arus konstan, tetapi sekarang sumber tegangan konstan lagi), maka Anda dapat cukup yakin bahwa resistor membutuhkan apa yang tersisa setelah penurunan LED sekitar 3.2±0.2V. Tegangan sisanya kemudian2.8±0.2V. Jadi, jika Anda menghitung sebuah resistor yang akan menghasilkan arus yang tepat mengingat sisa voltase yang tersisa, maka arus aktual dalam praktiknya tidak akan terlalu bervariasi karena penurunan voltase yang tersisa untuk resistor juga tidak terlalu bervariasi.
(Sebagai catatan, Anda juga dapat melihat di sini bahwa jika Anda menggunakan catu daya tegangan konstan 4V, bahwa tegangan sisa 0.8±0.2Vmemiliki variasi yang jauh lebih luas , persentase bijaksana. Dan ini berarti bahwa akan ada jauh lebih sedikit konsistensi dalam arus LED sebagai akibat dari fakta itu. Jadi di sini, Anda menemukan bahwa tegangan yang lebih tinggi untuk catu daya tegangan konstan meningkatkan pengaturan arus. Tetapi manfaat ini datang dengan mengorbankan disipasi yang terbuang sia-sia sebagai panas yang tidak berguna.)
Sumber arus konstan sering sangat mirip dengan sumber tegangan dengan resistor variabel tambahan yang dapat menyesuaikan dirinya sendiri untuk menjatuhkan jumlah tegangan yang tepat untuk menjaga arus konstan. Ini dilakukan dengan transistor dan / atau IC. Tetapi efeknya adalah bahwa alih-alih resistor tetap, beberapa sirkuit tambahan memungkinkan catu daya untuk memvariasikan resistor secara otomatis. Kalau tidak, tidak begitu berbeda.