ํƒœ๊ทธ ๋ณด๊ด€๋ฌผ: circuit-analysis

circuit-analysis

๋‘ ๊ฐœ์˜ ๋ณ‘๋ ฌ LED๋กœ ์ „๋ฅ˜๊ฐ€ ์–ด๋–ป๊ฒŒ ๋ถ„ํ• ๋ฉ๋‹ˆ๊นŒ? ์ˆœ๋ฐฉํ–ฅ ์ „์••๊ณผ ๋ณ‘๋ ฌ๋กœ

๋‚˜๋Š” ๋‹ค๋ฅธ ์ˆœ๋ฐฉํ–ฅ ์ „์••๊ณผ ๋ณ‘๋ ฌ๋กœ ๋‘ ๊ฐœ์˜ LED๋ฅผ ๊ฐ€์ง€๊ณ  ์žˆ์œผ๋ฉฐ, ๊ฐ LED์— ์–ผ๋งˆ๋‚˜ ๋งŽ์€ ์ „๋ฅ˜๊ฐ€ ํ๋ฅด๊ณ  ์žˆ๋Š”์ง€ ์•Œ๊ณ  ์‹ถ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ๋ถ„๋ฆฌ๋˜๊ธฐ ์ „์— ํ•˜๋‚˜์˜ ์ง๋ ฌ ์ €ํ•ญ์ด ์—ฐ๊ฒฐ๋˜์–ด ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ์ด๋ ‡๊ฒŒ :

์—ฌ๊ธฐ์— ์ด๋ฏธ์ง€ ์„ค๋ช…์„ ์ž…๋ ฅํ•˜์‹ญ์‹œ์˜ค

LED๊ฐ€ ์˜ด์˜ ๋ฒ•์น™์„ ๋”ฐ๋ฅด์ง€ ์•Š๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์— ๊ฐ LED๋ฅผ ํ†ตํ•ด ์ „๋ฅ˜๋ฅผ ๊ณ„์‚ฐํ•˜๋Š” ๋ฐฉ๋ฒ•์„ ๋ชจ๋ฅด๊ฒ ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ๋‚˜๋Š” LED๋ฅผ ์ „์••์›์ฒ˜๋Ÿผ ์ทจ๊ธ‰ํ•˜๊ณ  KVL ๋ฃจํ”„๋ฅผ ์ ์šฉํ•ด์•ผํ•œ๋‹ค๊ณ  ์ƒ๊ฐํ–ˆ์ง€๋งŒ ์—ฌ์ „ํžˆ ๋ถ™์–ด ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค.



๋‹ต๋ณ€

๊ทธ๋ฆฌ๊ณ , ๋„์‹œ ๋œ ๋ฐ”์™€ ๊ฐ™์ด ์„œ๋กœ ๋‹ค๋ฅธ ์ˆœ๋ฐฉํ–ฅ ์ „์••์„ ๊ฐ–๋Š” ๋‘ ๊ฐœ์˜ LED๊ฐ€ ์—ฐ๊ฒฐ๋œ ๊ฒฝ์šฐ ์ด์ƒํ™” ์ „์ž ๋ถ€ํ’ˆ , ๋†’์€ V๋ฅผ ๊ฐ€์ง„ LED (F)๋Š” ๊ทธ๊ฒƒ์„ ํ†ตํ•ด ์ „๋ฅ˜๋ฅผ ํ—ˆ์šฉํ•˜์ง€ ์•Š์œผ๋ฉฐ, ์ „ํ˜€์—†๋Š” ๊ฒƒ ๊ด‘ ๊ฐ€์ž…ํ•œ๋‹ค. Vf ๊ฐ€ ๋” ๋‚ฎ์€ LED ๋งŒ ์ผœ์ง‘๋‹ˆ๋‹ค.

์ด ํšŒ๋กœ ์‹œ๋ฎฌ๋ ˆ์ด์…˜ โ€“ CircuitLab์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ์ž‘์„ฑ๋œ ํšŒ๋กœ๋„

์ด๊ฒƒ์„ ๋” ์ž˜ ์ดํ•ดํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•ด, ์œ„์— ํ‘œ์‹œ๋œ ์ „์••๊ณ„๋Š” 2.4 ๋ณผํŠธ, LED1์˜ ์ˆœ๋ฐฉํ–ฅ ์ „์••์„ ์ฝ์œผ๋ฉฐ LED2๋ฅผ ๋ฐํžˆ๊ธฐ์— ์ถฉ๋ถ„ํ•˜์ง€ ์•Š์Šต๋‹ˆ๋‹ค.

๋ฐฐํ„ฐ๋ฆฌ (์งˆ๋ฌธ์— ์ œ ๋‹ค์ด์–ด๊ทธ๋žจ)๋กœ๋ถ€ํ„ฐ ์ธ์ถœ ์ „๋ฅ˜๋ฅผ ๊ณ„์‚ฐํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•ด, 100 ์˜ด ์ €ํ•ญ ํ†ต๊ณผ ์ „์•• ๊ฐ•ํ•˜๋Š”, ์ƒ๊ธฐ ์ „๋ฅ˜ ๊ณต๊ธ‰ (5 ๋ณผํŠธ)์™€ V์˜ ์ฐจ์ด์™€ ๋™์ผํ•ด์•ผ F๋ฅผ (2.4 ๋ณผํŠธ) :

I=VR=5.0โˆ’2.4100=0.026A=26mA

๋˜ํ•œ LED1 ๋”ฐ๋ผ์„œ ๊ฒƒ์ด๋‹ค 26mA๊ฐ€ ๊ทธ๊ฒƒ์„ ํ†ตํ•ด ํ๋ฅด๋Š” ๋ฐ LED2๋Š” ๊ฒƒ์ด๋‹ค 0mA๊ฐ€ .


์‹ค์ œ ๊ตฌ์„ฑ ์š”์†Œ๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•  ๋•Œ๋Š” ๋™์ž‘์ด ์•ฝ๊ฐ„ ๋‹ค๋ฆ…๋‹ˆ๋‹ค. ์ด 2.7 Volt blue LED ์˜ VI ๊ทธ๋ž˜ํ”„์— ์ฃผ๋ชฉํ•˜์‹ญ์‹œ์˜ค :

๋ฐ์ดํ„ฐ ์‹œํŠธ์— 2.7 (์ผ๋ฐ˜) ~ 3.6V์˜ ์ˆœ๋ฐฉํ–ฅ ์ „์••์ด ํ‘œ์‹œ๋˜์–ด ์žˆ์ง€๋งŒ ๋นจ๊ฐ„์ƒ‰ ์„ ์œผ๋กœ ํ‘œ์‹œ๋œ 2.4V์—์„œ ํ—ˆ์šฉ๋˜๋Š” ์‹ค์ œ ์ „๋ฅ˜๋Š” ๊ทธ๋ž˜ํ”„์—์„œ 1mA ๋ฏธ๋งŒ์ž…๋‹ˆ๋‹ค. ๋ฌผ๋ก  ๊ทธ๋ž˜ํ”„๋Š” ๊ทผ์‚ฌ์น˜์ž…๋‹ˆ๋‹ค. ๋™์ผํ•œ ์ƒ์‚ฐ ๋ฐฐ์น˜์˜ ๋‘ LED์กฐ์ฐจ๋„ ์‹ค์ œ VI ๊ณก์„ ์ด ์•ฝ๊ฐ„ ๋‹ค๋ฅด๋ฉฐ ์˜จ๋„ ๋ณ€ํ™”์— ๋”ฐ๋ผ ๋˜ ๋‹ค๋ฅธ ๋ณ€์ˆ˜ ์„ธํŠธ๊ฐ€ ์ถ”๊ฐ€๋ฉ๋‹ˆ๋‹ค.

LED2๋ฅผ ํ†ตํ•œ์ด ~ 1mA ์ „๋ฅ˜๋Š” ๋‹ค์†Œ ๋‹จ์ˆœํ™”ํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•ด LED1์— ์˜ํ•ด ๋Œ์–ด ๋‹น๊ฒจ์ง„ ์ „๋ฅ˜๋ฅผ ๊ฑฐ์˜ ๊ฐ™์€ ์–‘๋งŒํผ ์ค„์ž…๋‹ˆ๋‹ค. ๋‘ ๊ฐœ์˜ LED๋ฅผ ํ†ตํ•œ ์ •ํ™•ํ•œ ์ „๋ฅ˜๋Š” ๋‹ค์–‘ํ•œ ๋ถ€ํ’ˆ์— ์˜ํ–ฅ์„ ๋ฏธ์น˜๋Š” ํ™˜๊ฒฝ ๋ฐ ์ œ์กฐ ๋ณ€์ˆ˜๋กœ ์ธํ•ด ์‹คํ—˜์ ์œผ๋กœ ๋งŒ ๊ฒฐ์ •ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค.


๋‹ต๋ณ€

๋‘ LED๊ฐ€ ์„œ๋กœ ์™„๋ฒฝํ•˜๊ฒŒ ์ผ์น˜ํ•˜๋ฉด ๋™์ผํ•œ ์ €ํ•ญ์„ ๊ณต์œ  ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. VI ํŠน์„ฑ์—์„œ ์™„๋ฒฝํ•˜๊ฒŒ ์ผ์น˜ํ•˜์ง€ ์•Š๊ธฐ ๋•Œ๋ฌธ์— ํ•˜๋‚˜๋Š” ๋‹ค๋ฅธ ๊ฒƒ๋ณด๋‹ค ์กฐ๊ธˆ ๋” ๋ฐ๊ฒŒ ๋ณด์ผ ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค.

์ด๋ฅผ ํ”ผํ•˜๊ธฐ ์œ„ํ•ด ์ผ๋ฐ˜์ ์œผ๋กœ ๊ฐ LED์— ์ €ํ•ญ์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜๋Š” ๊ฒƒ์ด ๋ฐ”๋žŒ์งํ•˜์ง€๋งŒ, LED๊ฐ€ ๋ชจ๋‘ ํ•˜๋‚˜์˜ ์ €ํ•ญ์„ ๊ณต์œ ํ•˜๋Š” ๊ฒฝ์šฐ๋ณด๋‹ค ์ผ๋ถ€ LED๋Š” ๋ฐ๊ฒŒ ํ‘œ์‹œ๋˜์ง€๋งŒ ํ†ต๊ณ„์ ์œผ๋กœ ๋œ ํ‘œ์‹œ๋ฉ๋‹ˆ๋‹ค.


๋‹ต๋ณ€

์ŠคํŽ™ ์‹œํŠธ์— IV ํ”Œ๋กฏ์ด ํฌํ•จ๋˜๋Š” ๊ฒฝ์šฐ๊ฐ€ ์ข…์ข… ์žˆ์œผ๋ฏ€๋กœ ์ „์••์„ ์ผ์น˜์‹œํ‚ค๊ณ  ์ „๋ฅ˜๋ฅผ ํ•ฉ์‚ฐํ•˜๊ณ  ๋ช‡ ๊ฐ€์ง€ ์—ฐ์†์ ์ธ ๊ทผ์‚ฌ๋ฅผ ์ˆ˜ํ–‰ํ•˜์—ฌ ์•„์ด๋””์–ด๋ฅผ ์–ป์„ ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ์˜ˆ๋ฅผ ๋“ค์–ด LED์˜ ์ƒ‰์ƒ์ด ๋‹ค๋ฅธ ๊ฒฝ์šฐ ์ˆœ๋ฐฉํ–ฅ ์ „์••์ด ํฌ๊ฒŒ ๋‹ค๋ฅด๊ณ  ์ „์••์ด ๋†’์€ (๋ณดํ†ต ์งง์€ ํŒŒ์žฅ) LED๊ฐ€ ๊ฑฐ์˜ ๊บผ์ง‘๋‹ˆ๋‹ค.

์ผ๋ฐ˜์ ์œผ๋กœ ๋ฐฉ์ •์‹ ์‹œ์Šคํ…œ์„ ํ’€์–ด์•ผํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค.

Vsupply=R1(Iled1+Iled2)+Vled


Iled1=f1(Vled)


Iled2=f2(Vled)

์—ฌ๊ธฐ์„œ f1 ๋ฐ f2๋Š” LED์˜ ๊ฐ IV ํŠน์„ฑ์„ ๋‚˜ํƒ€๋‚ด๋Š” ๊ธฐ๋Šฅ์ž…๋‹ˆ๋‹ค. ํ”Œ๋กฏ์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ๊ทผ์‚ฌ๊ฐ’์„ ์ฐพ๊ฑฐ๋‚˜ ๊ด€์‹ฌ์ด์žˆ๋Š” ๊ฒฝ์šฐ ์ˆ˜ํ•™ ๋ชจ๋ธ์„ ์‚ฌ์šฉํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค (์˜ˆ : Wikipedia์˜ ๋‹ค์ด์˜ค๋“œ ๋ชจ๋ธ๋ง ๊ธฐ์‚ฌ ์ฐธ์กฐ ). ๋ณธ์งˆ์ ์œผ๋กœ ๋™์ผํ•œ ์—ฐ์† ๊ทผ์‚ฌ๊ฐ’์„ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ์ƒ์ง•์  ์†”๋ฃจ์…˜ ๋˜๋Š” ๊ทผ์‚ฌ๊ฐ’์„ ์ฐพ์œผ์‹ญ์‹œ์˜ค. ํ”Œ๋กฏ๊ณผ ๋งˆ์ฐฌ๊ฐ€์ง€๋กœ ๋ฐฉ๋ฒ•.

๋ณด๋‹ค ์‹ค์šฉ์ ์ธ ์ฐธ๊ณ ๋กœ, ๋‘ LED๋ฅผ ๋ชจ๋‘ ์ž‘๋™ ์‹œํ‚ค๋ ค๋ฉด ๋ณ„๋„์˜ ์•ˆ์ •๊ธฐ ์ €ํ•ญ์„ ์‚ฌ์šฉํ•ด์•ผํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. ์ž‘์€ ์•ˆ์ •๊ธฐ ์ €ํ•ญ์„ ํ†ตํ•ด LED2์—์„œ LED1 (2.4V)์„ ๊ณต๊ธ‰ํ•  ์ˆ˜๋„ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค (ํŠนํžˆ LED2๊ฐ€ ๊ณ ์ „์••, ๊ณ ์ „๋ฅ˜ ๋‹ค์ด์˜ค๋“œ ์ธ ๊ฒฝ์šฐ).


๋‹ต๋ณ€

โ€œ์น˜ํ„ฐโ€์˜ ๋Œ€๋‹ต์€ ๊ฐ๊ฐ์˜ LED์™€ ํ•จ๊ป˜ ๋‚ฎ์€ ์˜ด ์ €ํ•ญ (์˜ˆ : 1 ์˜ด)์„ ๋ฐฐ์น˜ํ•˜๊ณ  ๊ฐ ์ „์••์„ ๊ฐ€๋กœ ์งˆ๋Ÿฌ ์ „์••์„ ์ธก์ •ํ•˜๊ณ  ์–‘ํ˜ธํ•œ ์ „๋ฅ˜ ๋ฒ•์œผ๋กœ ์ƒ๋Œ€ ์ „๋ฅ˜๋ฅผ ๊ณ„์‚ฐํ•˜๋Š” ๊ฒƒ์ž…๋‹ˆ๋‹ค.


๋‹ต๋ณ€

80 ๋…„๋Œ€ ์ดˆ๋ฐ˜, ์ €๋Š”์ด โ€œ๋‚˜์œโ€์•„์ด๋””์–ด, ์ฆ‰ 3-LED ์ œ๋กœ ์ „์•• ํ‘œ์‹œ๊ธฐ๋ฅผ ๊ธฐ๋ฐ˜์œผ๋กœ ๋ฐœ๋ช…์„ ๋งŒ๋“ค์—ˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ๊ทธ๊ฒƒ์ด ์–ด๋–ป๊ฒŒ ์ž‘๋™ํ•˜๋Š”์ง€ ๋ณด๋Š” ๊ฒƒ์€ ํฅ๋ฏธ ๋กญ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. LED 1์€ ๋…น์ƒ‰ (VF = 2.5V)์ด๊ณ  LED 5 ๋ฐ LED 7์€ ๋นจ๊ฐ„์ƒ‰ (VF = 1.5V)์ž…๋‹ˆ๋‹ค. ๋ฒ ์ด์Šค ์ €ํ•ญ๊ธฐ (8)๋Š” ์ƒ๋žต ๋  ์ˆ˜ ์žˆ์œผ๋ฉฐ; ์ €ํ•ญ 2์™€ 3 ์‚ฌ์ด์˜ ๋น„์œจ์€ ๋ณ€๊ฒฝ ๋  ์ˆ˜ ์žˆ์ง€๋งŒ ๊ทธ ํ•ฉ์€ ์ผ์ •ํ•˜๊ฒŒ ์œ ์ง€๋˜์–ด์•ผํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค.


๋‹ต๋ณ€

์œ„์˜ ํšŒ๋กœ๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•˜์—ฌ ์ „๋ฅ˜ ๊ฐ’์„ ๊ฒฐ์ •ํ•˜๋ ค๋ฉด ์„ธ ๊ฐ€์ง€ ๊ฐ’์„ ์•Œ์•„์•ผํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค.


  • R


  • Vf


  • Vs

์ด ์„ธ ๊ฐ€์ง€ ๊ฐ’์„ ์–ป์€ ํ›„์—๋Š”์ด ๋ฐฉ์ •์‹์— ์—ฐ๊ฒฐํ•˜์—ฌ ์ „๋ฅ˜๋ฅผ ๊ฒฐ์ •ํ•˜์‹ญ์‹œ์˜ค.

I=Vsโˆ’VfR


๋‹ต๋ณ€