Γιατί πρέπει το LED να συνδεθεί μέσω αντίστασης

Η λωρίδα LED έχει αντιστάσεις, τα PCB (όπου τα LED χρησιμεύουν ως δείκτες) έχουν αντιστάσεις, ακόμη και λαμπτήρες LED — και αυτό είναι αντιστάσεις. Ποιο είναι το πρόβλημα? Γιατί ένα LED συνήθως συνδέεται μέσω μιας αντίστασης; Τι είναι μια αντίσταση για ένα LED;

Στην πραγματικότητα, όλα είναι πολύ απλά: Ένα LED χρειάζεται πολύ λίγη τάση συνεχούς ρεύματος για να λειτουργήσει και αν εφαρμόσετε περισσότερο το LED θα καεί. Ακόμα κι αν εφαρμόσετε λίγο περισσότερο, 0,2 βολτ περισσότερο από το ονομαστικό, ο πόρος LED θα αρχίσει ήδη να μειώνεται γρήγορα και πολύ σύντομα η διάρκεια ζωής αυτής της πηγής φωτός ημιαγωγών θα τελειώσει με δακρύρροια.

Για παράδειγμα, ένα κόκκινο LED χρειάζεται ακριβώς 2,0 βολτ για κανονική λειτουργία, ενώ η τρέχουσα κατανάλωση του είναι 20 milliamps. Και αν εφαρμόσετε 2,2 βολτ, θα υπάρξει βλάβη της διασταύρωσης p-n.

Για διαφορετικούς κατασκευαστές LED, ανάλογα με τους χρησιμοποιούμενους ημιαγωγούς και την τεχνολογία LED, η τάση λειτουργίας μπορεί να διαφέρει ελαφρώς προς τη μία ή την άλλη κατεύθυνση. Ωστόσο, δείτε το χαρακτηριστικό ρεύματος τάσης ενός κόκκινου LED SMD από έναν γνωστό κατασκευαστή, για παράδειγμα:

Εδώ μπορείτε να δείτε ότι ήδη στα 1,9 βολτ, το LED αρχίζει να ανάβει αμυδρά και όταν εφαρμοστούν ακριβώς 2 βολτ στις εξόδους του, η λάμψη θα αποδειχθεί αρκετά φωτεινή, αυτή είναι η ονομαστική του λειτουργία. Εάν τώρα αυξήσουμε την τάση στα 2,1 βολτ, το LED θα αρχίσει να υπερθερμαίνεται και θα χάσει γρήγορα τον πόρο του. Και όταν εφαρμοστούν περισσότερα από 2,1 βολτ, το LED θα καίει.

Τώρα ας θυμηθούμε Ο νόμος του Ohm για ένα τμήμα ενός κυκλώματος: το ρεύμα στο τμήμα του κυκλώματος είναι ευθέως ανάλογο με την τάση στα άκρα αυτού του τμήματος και αντιστρόφως ανάλογο με την αντίστασή του:

Επομένως, εάν έχουμε ρεύμα μέσω του LED ίσο με 20 mA με τάση στους ακροδέκτες του 2,0 V, τότε ποιο LED έχει αντίσταση σε δράση, με βάση αυτόν τον νόμο; Σωστό: 2,0 / 0,020 = 100 ohms. Το LED σε κατάσταση λειτουργίας είναι ισοδύναμο στα χαρακτηριστικά του με αντίσταση 100 ohm με ισχύ 2 * 0,020 = 40 mW.

Τι γίνεται όμως αν υπάρχουν μόνο 5 βολτ ή 12 βολτ στο σκάφος; Πώς να τροφοδοτήσετε ένα LED με τόσο υψηλή τάση ώστε να μην καεί; Εδώ είναι οι προγραμματιστές παντού και αποφάσισαν ότι είναι πιο βολικό να το χρησιμοποιήσετε επιπλέον αντίσταση.

Γιατί αντίσταση; Επειδή είναι ο πιο κερδοφόρος, ο πιο οικονομικός, ο φθηνότερος από άποψη πόρων και διαρροής ισχύος, ο τρόπος για να λυθεί το πρόβλημα του περιορισμού του ρεύματος μέσω του LED.

Έτσι, εάν υπάρχουν διαθέσιμα 5 βολτ και πρέπει να περάσετε 2 βολτ σε μια «αντίσταση» 100 ωμ, τότε πρέπει να διαιρέσετε αυτά τα 5 βολτ μεταξύ της χρήσιμης αντίστασης λάμψης των 100 ωμ (που είναι αυτό το LED) και μιας άλλης αντίστασης, της ονομαστικής τιμής , εκ των οποίων τώρα πρέπει να υπολογιστεί με βάση τα διαθέσιμα:

Σε αυτό το κύκλωμα, το ρεύμα είναι σταθερό, όχι μεταβλητό, όλα τα στοιχεία είναι γραμμικά σε σταθερή κατάσταση, επομένως το ρεύμα σε ολόκληρο το κύκλωμα θα είναι η ίδια τιμή, στο παράδειγμά μας 20 mA - αυτό χρειάζεται το LED. Επομένως, θα επιλέξουμε μια αντίσταση R1 με τέτοια τιμή ώστε το ρεύμα μέσω αυτής να είναι επίσης 20 mA και η τάση σε αυτήν θα έχει μόνο 3 βολτ, τα οποία πρέπει να τοποθετηθούν κάπου.

Άρα: σύμφωνα με το νόμο του Ohm I = U / R, επομένως R = U / I = 3 / 0,02 = 150 Ohm. Και τι γίνεται με τη δύναμη; P = U2/ R = 9/150 = 60 mW. Μια αντίσταση 0,125 W είναι μια χαρά για να μην ζεσταίνεται πολύ. Τώρα είναι σαφές σε όλους ποια είναι η αντίσταση για το LED.

Δείτε επίσης: Προδιαγραφές LED