¿Por qué exactamente no se puede usar una sola resistencia para muchos LED paralelos?

¿Por qué no puede usar una sola resistencia para varios LED en paralelo en lugar de uno cada uno?

La razón principal es porque no puede conectar diodos de forma segura en paralelo.

Entonces, cuando usamos una resistencia, tenemos un límite de corriente para toda la sección de diodos. Después de eso, depende de cada diodo controlar la corriente que lo atraviesa.

El problema es que los diodos del mundo real no tienen las mismas características y, por lo tanto, existe el peligro de que un diodo comience a conducir mientras que otros no.

Entonces, básicamente, quieres esto ( abierto en el simulador de circuito de Paul Falstad ):

Y en realidad obtienes esto ( abierto en el simulador de circuito de Paul Falstad ):

Como puede ver, en el primer ejemplo, todos los diodos conducen cantidades iguales de corriente y en el segundo ejemplo, un diodo conduce la mayor parte de la corriente, mientras que otros diodos apenas conducen nada. El ejemplo en sí es un poco exagerado, por lo que las diferencias serán un poco más obvias, pero demuestran muy bien lo que sucede en el mundo real.

Lo anterior está escrito con la suposición de que elegirá la resistencia de tal manera que establezca la corriente de modo que la corriente sea n veces la corriente que desea en cada diodo donde n es el número de diodos y que la corriente es realmente mayor que la corriente corriente que un solo diodo puede conducir de manera segura. Lo que sucede entonces es que el diodo con el voltaje directo más bajo conducirá la mayor parte de la corriente y se desgastará más rápido. Después de que muere (si muere como circuito abierto), el diodo con el siguiente voltaje directo más bajo conducirá la mayor parte de la corriente y morirá incluso más rápido que el primer diodo y así sucesivamente hasta que se quede sin diodos.

Un caso en el que puedo pensar dónde puede usar una resistencia que alimenta varios diodos sería si la corriente máxima que pasa por la resistencia es lo suficientemente pequeña como para que un solo diodo pueda funcionar con corriente completa. De esta manera, el diodo no morirá, pero yo mismo no he experimentado con eso, así que no puedo comentar cuán buena idea es.

OK, hagamos el cálculo.

Un modelo simplificado para un LED es una fuente de voltaje fijo en serie con una pequeña resistencia. Vamos a escoger este LED de Kingbright.

$\Omega$

$\Omega$ $\cdot$

$R = \dfrac{5V - 2V}{2 \cdot 20mA} = 75 \Omega$

Eso es si ambos LED son iguales. Ahora suponga que existe una ligera discrepancia entre los LED y que 1.9V para el segundo LED es en realidad 1.92V, solo una diferencia del 1%.

$V_L$$I_R$$\Omega$

$I_R = \dfrac{5V - V_L}{75 \Omega}$

La corriente a través del primer LED:

$I_1 = \dfrac{V_L - 1.9V}{5 \Omega}$

y, igualmente para LED 2:

$I_2 = \dfrac{V_L - 1.92V}{5 \Omega}$

$I_R = I_1 + I_2$

$\dfrac{5V - V_L}{75 \Omega} = \dfrac{V_L - 1.9V}{5 \Omega} + \dfrac{V_L - 1.92V}{5 \Omega}$

$V_L$

$I_1 = 21.94 mA$$I_2 = 17.94 mA$

conclusión

Solo la menor discrepancia en el voltaje del LED (1%) ya da como resultado una diferencia del 18% en la corriente del LED. IRL la diferencia puede ser mayor y puede haber una diferencia visible en el brillo. El efecto será peor para resistencias internas más bajas.

Vea mi respuesta detallada reciente aquí

La corriente se dividirá de manera desigual debido a la propagación de las características del LED.

Aquellos que dibujan más de lo que comparten se pondrán más calientes y dibujarán aún más.

Aquellos que dibujan menos de lo que comparten se enfriarán y dibujarán menos.

Si tiene 10 LED y los conecta en paralelo y los conduce con un solo LED aproximadamente a la corriente nominal para los 10, entonces:

• Con los LED típicos de bajo costo, la coincidencia Vf / If será lo suficientemente pobre como para que los LED Vf más bajos puedan consumir 2, 3 o 4 veces su corriente nominal.

• Los LED de sobrecorriente morirán rápidamente.

• Ahora hay 9 LEDS para compartir suficiente corriente para 10. La corriente PROMEDIO es del 110%. El LED de Vf más bajo se sobrecargará nuevamente y fallará, pero esta vez sucederá aún más rápido ya que hay más corriente disponible por LED.

• El siguiente ... :-) - reacción en cadena.

Mire una antorcha multi-LED asiática * barata típica.
Tenga en cuenta los LED que son más brillantes. Opere la antorcha por un tiempo y luego vuelva a observar.
Después de no mucho tiempo, los LED más brillantes estarán más tenues o muertos.
Observe los LED más brillantes ...

• Digo "asiático barato", ya que la mayoría de las antorchas LED múltiples son de origen chino y la mayoría son de bajo costo, por lo que su precio es difícil de superar. Se basan en gran medida en "lo que soportará el mercado" y el mercado soportará basura. Las luces LED de otros países con múltiples LED O luces fabricadas en China con un diseño adecuado cuestan más y son menos populares. Hay una razón para el costo adicional.

LED en serie (2 grupos).
Unidad de corriente constante.
Cuesta más.

Eso funcionaría si todos los LED tuvieran características idénticas. Desafortunadamente, ese no es el caso. y tendrán diferentes corrientes fluyendo a través de ellos. Varios LED en serie pueden tener una sola resistencia limitadora de corriente, por supuesto.

TLDR;

Si la resistencia limita la corriente a 15 ma, entonces a medida que se enciende cada LED, la corriente se compartirá y se reducirá a través de ellos, lo que significa que se atenuará a medida que se encienda más.

Bueno, esto no es estrictamente cierto.

Con frecuencia uso una placa de pruebas con 8 LED para la depuración integrada. La diferencia es que si bien tengo los 8 LED conectados a tierra a través de una sola resistencia (fue más rápido desconectar el PCB de esta manera), la corriente se suministra desde pines separados del microcontrolador. ¡Depende de lo que quieras decir con "paralelo", supongo!