Por que o LED está aceso apesar da tensão de alimentação <tensão direta

Eu tenho um LED que especificou Tensão direta típica de 3,5V e Tensão direta máxima de 3,9V.

Eu apliquei 3.3V através dele com um resistor de 300 Ohm em série. Por que acendeu?

Gostaria de saber se posso escolher esse LED como uma opção confiável para o meu projeto (que, conforme observado, funciona com alimentação de 3,3V em toda a placa).

Meu pensamento:

A folha de dados do LED tem uma curva de tensão direta versus corrente (também estou confuso por que eles colocam corrente direta no eixo Y em vez de X, considerando que a corrente é a que se poderia variar aqui). De qualquer forma, a curva mostra uma diminuição na voltagem direta em correntes menores; talvez esta seja a explicação?

Aqui está a folha de dados em PDF para download para este LED (é um LED tricolor e, nesta pergunta, eu estava me referindo às especificações de azul e verde).

Você está correto - a tensão direta depende da corrente direta.

A voltagem direta que você vê na tabela de valores típicos é de uma corrente de 20mA, que é muito alta quando todas as três cores são usadas ao mesmo tempo (nota de rodapé dois na tabela de classificações absolutas na página 3 - 15mA é o máximo em que caso).

Quando você olha o diagrama 2 na folha de dados , pode ver a relação entre tensão direta e corrente direta. O que você vê aqui é que, para uma voltagem direta de 3,3V, pode-se esperar uma corrente direta de 20mA. Com 3V, seria 8mA. Um valor mais alto do resistor não torna isso mais confiável, apenas torna o LED mais escuro. Você quer que o resistor seja o menor possível.

O resistor deve ser grande o suficiente para reduzir a tensão direta para cerca de 3,1V com uma corrente de 15mA - isso significaria um valor de cerca de 13,3 Ohms (o valor do LED vermelho precisa ser maior).

Se este LED é utilizável para você depende do brilho que você precisa. Se você não precisar iluminar completamente (ou usar uma versão com maior intensidade, consulte a página 4), funcionaria. Se você quiser ter certeza de que pode usar toda a intensidade, precisará usar outro. Olin está certo - a variação entre lotes também pode significar que alguns são mais brilhantes que outros. Para garantir um brilho uniforme, você precisa controlar a corrente que flui através dos LEDs.

"Típico" nas folhas de dados não significa nada útil. Esses são principalmente números de marketing e geralmente fornecedores que tentam parecer bem.

As especificações mínimas e máximas são importantes. Não é de surpreender que um LED que normalmente tenha 3,6 V em toda a sua corrente operacional acenda um pouco a 3,3 V. A corrente é provavelmente consideravelmente menor que a corrente total, mas alguns LEDs são tão brilhantes que ainda são facilmente visíveis. seu banco em uma pequena fração da corrente máxima.

Não, este modelo de LED não acenderá de forma confiável a partir de 3,3 volts. Você encontrou um que encontrou, e os próximos 1000 que obtiver também podem, mas os próximos 10000 podem ser muito escuros. A menos que a folha de especificações informe explicitamente o que você obtém em 3,3 V, você deve assumir que não há garantia. Na realidade, você provavelmente obterá alguma luz em 3,3 V, mas a quantidade dessa luz pode variar facilmente de uma parte para outra.

Os LEDs não são diodos ideais; portanto, o ponto de ativação (Vf) não é uma transição perfeitamente nítida. Se olharmos para a curva IV para um LED típico, podemos ver o seguinte:

O Vf é geralmente obtido em, por exemplo, 20mA (algumas folhas de dados fornecerão alguns Vfs em correntes diferentes)

A partir disso, podemos ver que é difícil controlar um LED alterando a tensão nele, portanto, para o melhor controle, é necessário um driver de corrente constante. Você pode comprar muitos ICs dedicados a essa tarefa ou pode criar sua própria fonte simples.
Com um driver de corrente constante, se os LEDs Vf variarem (processo, temperatura, etc.), o driver compensa para manter a corrente constante; portanto, é assim que você deve fazer as coisas se desejar que a corrente seja exata, independentemente da variabilidade da peça (observação o brilho em XmA pode ser diferente, pois isso também varia)

LEDs de acionamento com tensão de alimentação acima, abaixo ou acima / abaixo da tensão de saída

Existem diferentes tipos de drivers de LED - alguns são apenas um limitador básico de corrente constante e outros usam uma topologia de reforço (ou buck) ou bomba de carga para fornecer uma faixa de conformidade mais ampla para a corrente constante.

Driver atual constante simples:

Um acionador de corrente constante simples perde a regulação à medida que a tensão se aproxima da tensão de alimentação (devido à queda no elemento limitador). Isso será fornecido na folha de dados (consulte a menor sobrecarga da fonte neste exemplo de folha de dados , pág.10)

Driver LED de impulso

Um driver de LED que usa uma topologia de impulso (assim como um regulador de comutação, mas configurado para corrente constante em vez de tensão) ainda fornecerá uma corrente constante, mas aumenta a tensão acima da faixa de fornecimento para permitir a condução de LEDs em série com um Vf total acima da tensão de alimentação:

Drivers SEPIC, Buck-Boost, Cuk LED

Ok, e o caso em que a tensão de entrada varia acima e abaixo da tensão de saída? Um caso típico pode ser o uso de uma bateria de íon de lítio que pode variar de ~ 4,3V a ~ 2,7V e é necessária uma saída de 3V para empurrar a corrente desejada através dos LEDs.
Nesse caso, usamos um driver SEPIC, buck-boost ou Cuk. Todos podem fazer a mesma coisa aqui, mas têm topologias diferentes (por que você escolheria uma sobre a outra é uma leitura mais aprofundada - você pode fazer muitas anotações sobre livros / aplicativos por aí ...)

De qualquer forma, aqui está um exemplo de um circuito SEPIC usando o LM3410 :

E aqui está uma tabela da eficiência na tensão de entrada acima e abaixo da tensão de saída, você pode ver que a regulação da corrente do LED é mantida perfeitamente:

(Eu também estou confuso por que eles colocam Corrente direta no eixo Y em vez de X, considerando que a corrente é a que se poderia variar aqui).

Foi-me dito que um diodo está conduzindo, dependendo da queda de tensão entre os pinos. É por isso que a corrente capaz de fluir está diretamente relacionada à queda de tensão no diodo (ou LED). É por isso que a tensão é X e a corrente é o eixo Y.