Защо светодиодът трябва да бъде свързан чрез резистор

LED лентата има резистори, Печатните платки (където светодиодите служат като индикатори) имат резистори, дори LED крушки — и това е резистори. Какъв е проблема? Защо светодиодът обикновено е свързан чрез резистор? Какво е резистор за светодиод?

Всъщност всичко е много просто: Светодиодът се нуждае от много малко постоянно напрежение, за да работи и ако приложите повече, светодиодът ще изгори. Дори ако приложите малко повече, 0,2 волта повече от номинала, LED ресурсът вече ще започне бързо да намалява и много скоро животът на този полупроводников източник на светлина ще приключи със сълзи.

Например, червеният светодиод се нуждае от точно 2,0 волта за нормална работа, докато текущата му консумация е 20 милиампера. И ако приложите 2,2 волта, ще има разбивка на p-n-прехода.

За различните производители на светодиоди, в зависимост от използваните полупроводници и LED технологията, работното напрежение може да се различава леко в една или друга посока. Погледнете обаче характеристиката на токовото напрежение на червен SMD LED от един известен производител, например:

Тук можете да видите, че вече при 1,9 волта, светодиодът започва да свети слабо, а когато точно 2 волта бъдат приложени към изходите му, сиянието ще се окаже доста ярко, това е номиналният му режим. Ако сега увеличим напрежението до 2,1 волта, светодиодът ще започне да прегрява и бързо ще загуби ресурса си. И когато се прилагат повече от 2,1 волта, светодиодът ще изгори.

Сега нека си спомним Законът на Ом за участък от верига: токът в участъка на веригата е правопропорционален на напрежението в краищата на този участък и обратно пропорционален на неговото съпротивление:

Следователно, ако имаме ток през светодиода, равен на 20 mA с напрежение в неговите клеми от 2.0 V, тогава кой светодиод има съпротивление в действие, въз основа на този закон? Правилно: 2.0 / 0.020 = 100 ома. Светодиодът в работно състояние е еквивалентен по своите характеристики на 100 ома резистор с мощност 2 * 0,020 = 40 mW.

Но какво ще стане, ако на борда има само 5 волта или 12 волта? Как да захранваме светодиод с такова високо напрежение и така да не изгори? Ето разработчиците навсякъде и решиха, че е най -удобно да използвате допълнително резистор.

Защо резистор? Тъй като това е най -печелившият, най -икономичният, най -евтиният по отношение на ресурсите и разсейването на мощността, начинът за решаване на проблема с ограничаването на тока през светодиода.

Така че, ако има налични 5 волта и трябва да получите 2 волта на 100 ома «резистор», тогава трябва да разделите тези 5 волта между нашия полезен светещ резистор от 100 ома (който е този светодиод) и друг резистор, номиналната стойност, от която сега е необходимо да се изчисли въз основа на наличното:

В тази верига токът е постоянен, а не променлив, всички елементи са линейни в стационарно състояние, следователно токът в цялата верига ще бъде една и съща стойност, в нашия пример 20 mA — това е, което се нуждае от светодиода. Следователно, ние ще изберем резистор R1 с такава стойност, така че токът през него също да бъде 20 mA, а напрежението върху него ще има само 3 волта, които трябва да бъдат поставени някъде.

И така: според закона на Ом I = U / R, следователно R = U / I = 3 / 0.02 = 150 Ома. А какво ще кажете за силата? P = U2/ R = 9/150 = 60 mW. Резистор от 0,125 W е подходящ, за да не се нагорещи прекалено много. Сега на всички е ясно какъв е резисторът за светодиода.

Вижте също: LED спецификации