اولین چیزی که باید در مورد LED ها و همه دیودها بدانید این است که آنها المان جریان هستند نه المان ولتاژ. این یعنی چه؟
با یک مقاومت، ولتاژ و جریان متناسب هستند. اگر یک ولتاژ را روی یک مقاومت قرار دهید، یک جریان خاص از طریق آن جریان می‌یابد. طبق قانون اهم (V = IR) این جریان برابر ولتاژ تقسیم شده بر مقاومت خواهد بود. اگر ولتاژ را دو برابر کنید، جریان نیز دو برابر می‌شود. در مقابل، اگر شما یک جریان را از طریق یک مقاومت فشار دهید، یک ولتاژ در سراسر آن ایجاد می‌کند. مجدداً، طبق قانون اهم، این ولتاژ برابر با مقاومت ضرب‌‌در جریان V = I × R خواهد بود.
اما برای دیودها، قانون اهم صادق نیست. ولتاژ و جریان متناسب نیستند. درحقیقت، آنها بیشتر شبیه به نمایی هستند. به‌طور خاص، جریان گذرنده از دیود (برای تقریب اول) می‌تواند توسط رابطه زیر مدل شود:
و معکوس آن ولتاژ را مدل می‌کند:
در این معادلات، Vf ولتاژ از آند به کاتد دیود است، I جریان عبوری از دیود است، k مقیاس را برای ولتاژ تعیین می‌کند، و I0 مقیاس را برای جریان تعیین می‌کند. k و I0 ثابت هستند. به عنوان مقادیر معمولی برای LED های سفید (در دمای اتاق)، I0 = 3.2 μA و k = 3.64 (1/ V) را می‌گیریم. این مقادیر، مقادیر مربوط به دستگاه‌های موجود در دسترس تجاری است که با استفاده از مدل سازی رایانه ای LED ها قابل تخمین هستند.
بیایید برای لحظه‌ای به معادله جریان بپردازیم. نکته قابل ذکر این است که جریان گذرنده از دیود تابع بسیار قوی ولتاژ است. برای داشتن 2.80 ولت در دیود، برای استفاده از مقادیر معمولی برای LED های سفید، باید 85 میلی‌آمپر جریان را از آن عبور دهیم. اضافه کردن فقط یک چهارم ولت و رساندن به 3.05 ولت، بیش از دو برابر جریان طلب می‌کند، یعنی به 212 میلی آمپر می‌رسد. و اضافه کردن یک چهارم ولت دیگر و رساندن به 3.30 ولت، دوباره بیش از دو برابر جریان طلب می‌کند و به 527 میلی آمپر می‌رسد.
معنی این امر این است که سعی در کنترل عملکرد دیود با کنترل ولتاژ معقول نیست. بیایید با معادله دوم از راه دیگری به آن نگاه کنیم. وقتی 100 میلی آمپر جریان را برای دیود قرار دهید ، ولتاژ 2.843 ولت است. دو برابر شدن جریان با افزودن 100 میلی آمپر بیشتر ولتاژ را فقط 191 میلی ولت افزایش می دهد ، یعنی کمتر از 7 درصد. به این معناست که می گوییم دیود و به طور خاص یک LED یک المان جریان است و یک المان ولتاژ نیست. برای یک تقریب اولیه مهندسی کاربردی، فارغ از اینکه چقدر جریان می دهید ، ولتاژ راه اندازی همیشه یکسان است، بنابراین عملکرد دستگاه با توجه به میزان جریان وارد شده توسط آن تعیین می شود.
این همچنین بدان معنی است که ، به همان تقریب ، توان دیود توسط جریان تعیین می شود. از آنجا که توان برابر ولتاژ ضرب در جریان است و ولتاژ ثابت است، قدرت فقط متناسب با جریان است. همانطور که در فصل های منبع تغذیه LED ها خواهیم دید، این روشی است که راه اندازی آنها صورت می گیرد. خروجی اپتیکی یک LED با لومن بر وات مشخص می شود. پس با توجه به میزان لومن مورد نیاز ، مقدار وات شما مشخص و سپس مقدار جریان را به شما می گوید. منابع تغذیه LED به طور معمول طوری طراحی می شوند که با جریان ثابت راه اندازی شوند.
