Tengo dos LEDs en paralelo con diferentes voltajes de avance, y quiero saber cuánta corriente fluye a través de cada uno de ellos. Tienen una resistencia en serie conectada antes de dividirse. Así:
Como los LEDs no siguen la ley de Ohm, no estoy seguro de cómo calcular la corriente que pasa por cada LED. He pensado que debería tratar los LEDs como fuentes de tensión y aplicar bucles KVL, pero sigo atascado.
Si se conectan dos LEDs con diferentes tensiones de avance como se muestra, entonces para piezas electrónicas idealizadas el LED con mayor V f no dejará pasar la corriente y no se iluminará en absoluto. El LED con la V f será el único iluminado.
simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab
Para entenderlo mejor, observe que el voltímetro, como se muestra arriba, leerá 2,4 voltios, el voltaje de avance del LED1, y eso es insuficiente para encender el LED2.
Para calcular la corriente extraída de la batería (primer diagrama de la pregunta), la caída de tensión a través de la resistencia de 100 ohmios que pasa dicha corriente, debe ser igual a la diferencia entre la alimentación (5 voltios) y V f (2,4 voltios):
$$I = \frac{V}{R} = \frac{5.0 - 2.4}{100} = 0.026 A = 26 mA$$
Por lo tanto, el LED1 también tendrá 26 mA fluyendo a través de él, y el LED2 tendrá 0 mA .
Cuando se utilizan componentes del mundo real, el comportamiento es ligeramente diferente. Observe el gráfico V-I para este LED azul de 2,7 voltios :
Aunque la hoja de datos indica un voltaje directo de 2,7 (típico) a 3,6 voltios, la corriente real que permitirá a 2,4 voltios, mostrada por la línea roja, es un poco menos de 1 mA según el gráfico. Por supuesto, el gráfico es una aproximación. Incluso dos LEDs del mismo lote de producción tendrán curvas V-I ligeramente diferentes, con la variación de temperatura añadiendo otro conjunto de variables.
Sea como fuere, esta corriente de ~ 1 mA a través del LED2 reducirá la corriente consumida por el LED1 en aproximadamente la misma cantidad, si se simplifican un poco las cosas. Las corrientes exactas a través de los dos LEDs sólo pueden determinarse experimentalmente, debido a las variables ambientales y de fabricación que afectan a las distintas piezas.
Si los dos LEDs estuvieran perfectamente adaptados entre sí, podrían compartir la misma resistencia. Como no están perfectamente adaptados en la característica VI, uno podría parecer un poco más brillante que el otro porque tendería a acaparar más corriente.
Para evitarlo, se suele considerar preferible utilizar una resistencia para cada LED pero, a pesar de ello, algunos LEDs parecerán más brillantes pero (estadísticamente) menos que si todos los LEDs comparten una resistencia.
A menudo las hojas de especificaciones contendrán gráficos de IV, puedes hacerte una idea igualando la tensión y sumando las corrientes y haciendo unas cuantas aproximaciones sucesivas. Si los LEDs son de diferentes colores, por ejemplo, tendrán voltajes de avance significativamente diferentes, y el LED de mayor voltaje (generalmente de menor longitud de onda) estará bastante apagado.
En general, tendrás que resolver un sistema de ecuaciones:
$$V_{supply} = R_1(I_{led1}+I_{led2}) + V_{led}$$ $$I_{led1} = f_{1}(V_{led})$$ $$I_{led2} = f_{2}(V_{led})$$
donde f1 y f2 son funciones que expresan las respectivas características IV de los LEDs. Puedes encontrar una solución aproximada utilizando los gráficos o, si te interesa, puedes utilizar un modelo matemático (por ejemplo, ver Artículo sobre el modelado de diodos en Wikipedia ) y encontrar una solución simbólica o una solución numérica aproximada, utilizando esencialmente el mismo método de aproximación sucesiva que con las gráficas.
Desde un punto de vista más práctico, tienes que utilizar resistencias de balasto separadas si quieres que ambos LEDs funcionen. También puedes alimentar el LED1 (2,4V) desde el LED2 a través de una pequeña resistencia de balasto, especialmente si el LED2 es un diodo de alta luminosidad y alta corriente.
A principios de los 80, hice un invento basado en esta "mala" idea: un indicador de tensión cero de 3 LED. Es interesante ver cómo funciona. El LED 1 era verde (VF = 2,5 V) mientras que el LED 5 y el LED 7 - rojo (VF = 1,5 V). La resistencia de base 8 se puede omitir; la relación entre las resistencias 2 y 3 se puede cambiar, pero su suma debe mantenerse constante.
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