Dlaczego dioda LED powinna być podłączona przez rezystor
Taśma LED ma rezystory, PCB (gdzie diody LED służą jako wskaźniki) mają rezystory, nawet żarówki LED - i to są rezystory. Jaki jest problem? Dlaczego dioda LED jest zwykle podłączana przez rezystor? Co to jest rezystor dla diody LED?
W rzeczywistości wszystko jest bardzo proste: Dioda LED potrzebuje bardzo niskiego napięcia prądu stałego do działania, a jeśli zastosujesz więcej, dioda LED się przepali. Nawet jeśli zastosujesz trochę więcej, o 0,2 wolta więcej niż wartość nominalna, zasoby LED już zaczną gwałtownie spadać i bardzo szybko żywotność tego półprzewodnikowego źródła światła zakończy się łzami.
Na przykład czerwona dioda LED potrzebuje dokładnie 2,0 V do normalnej pracy, podczas gdy jej pobór prądu wynosi 20 miliamperów. A jeśli zastosujesz 2,2 wolta, nastąpi awaria złącza p-n.
W przypadku różnych producentów diod LED, w zależności od zastosowanych półprzewodników i technologii LED, napięcie robocze może się nieznacznie różnić w jednym lub drugim kierunku. Jednak spójrz na charakterystykę prądowo-napięciową czerwonej diody SMD znanego producenta, na przykład:
Tutaj widać, że już przy 1,9 wolta dioda LED zaczyna słabo świecić, a kiedy dokładnie 2 wolty zostaną przyłożone do jej wyjść, poświata okaże się dość jasna, to jest jej tryb nominalny. Jeśli teraz zwiększymy napięcie do 2,1 V, dioda LED zacznie się przegrzewać i szybko straci swoje zasoby. A kiedy zostanie przyłożone więcej niż 2,1 wolta, dioda LED zacznie się palić.
A teraz pamiętajmy Prawo Ohma dla odcinka obwodu: prąd w odcinku obwodu jest wprost proporcjonalny do napięcia na końcach tego odcinka i odwrotnie proporcjonalny do jego rezystancji:
Zatem, jeśli mamy prąd płynący przez diodę LED równy 20 mA przy napięciu na jej zaciskach 2,0 V, to która dioda LED ma rezystancję w działaniu, zgodnie z tym prawem? Prawidłowo: 2,0 / 0,020 = 100 omów. Dioda LED w stanie roboczym odpowiada swoim właściwościom rezystorowi 100 omów o mocy 2 * 0,020 = 40 mW.
Ale co, jeśli na pokładzie jest tylko 5 woltów lub 12 woltów? Jak zasilić diodę LED tak wysokim napięciem, żeby się nie przepaliła? Oto programiści wszędzie i zdecydowali, że najwygodniej jest korzystać dodatkowo rezystor.
Dlaczego rezystor? Bo to najbardziej opłacalny, najbardziej ekonomiczny, najtańszy pod względem zasobów i rozpraszania mocy sposób na rozwiązanie problemu ograniczenia prądu przez diodę.
Więc jeśli dostępne jest 5 woltów i potrzebujesz uzyskać 2 wolty na „rezystorze” 100 omów, musisz podzielić te 5 woltów między nasz użyteczny rezystor jarzeniowy 100 omów (który jest tą diodą LED) i inny rezystor, wartość nominalna , z czego należy teraz obliczyć na podstawie tego, co jest dostępne:
W tym obwodzie prąd jest stały, a nie zmienny, wszystkie elementy są liniowe w stanie ustalonym, więc prąd w całym obwodzie będzie miał taką samą wartość, w naszym przykładzie 20 mA - tego potrzebuje dioda. Dlatego wybierzemy rezystor R1 o takiej wartości, aby przepływający przez niego prąd również wyniósł 20 mA, a napięcie na nim będzie miało tylko 3 wolty, które trzeba gdzieś umieścić.
A więc: zgodnie z prawem Ohma I = U / R, zatem R = U / I = 3 / 0,02 = 150 omów. A co z siłą? P = U2/ R = 9/150 = 60 mW. Rezystor 0,125 W jest w porządku, więc nie robi się zbyt gorąco. Teraz dla wszystkich jest jasne, jaki jest rezystor dla diody LED.
Zobacz też: Specyfikacje LED