Miksi LED pitäisi kytkeä vastuksen kautta?

LED-nauhassa on vastukset, PCB:issä (joissa LEDit toimivat indikaattoreina) on vastukset, jopa LED-lamput – ja siinä on vastukset. Mikä on ongelma? Miksi LED on yleensä kytketty vastuksen kautta? Mikä on LEDin vastus?

Itse asiassa kaikki on hyvin yksinkertaista: LED tarvitsee hyvin vähän tasajännitettä toimiakseen, ja jos käytät enemmän, LED palaa. Vaikka käyttäisit hieman enemmän, 0,2 volttia enemmän kuin nimellisarvo, LED-resurssi alkaa jo pienentyä nopeasti, ja hyvin pian tämän puolijohdevalonlähteen käyttöikä päättyy kyyneleisiin.

Esimerkiksi punainen LED tarvitsee tarkalleen 2,0 volttia normaaliin toimintaan, kun taas sen virrankulutus on 20 milliampeeria. Ja jos käytät 2,2 volttia, p-n-liitos rikkoutuu.

Eri LED-valmistajilla, riippuen käytetyistä puolijohteista ja LED-tekniikasta, käyttöjännite voi vaihdella hieman suuntaan tai toiseen. Katso kuitenkin tunnetun valmistajan punaisen SMD-LEDin virta-jännite-ominaisuutta, esimerkiksi:

Täällä voit nähdä, että jo 1,9 voltilla LED alkaa hehkua himmeästi, ja kun sen ulostuloihin syötetään täsmälleen 2 volttia, hehku osoittautuu melko kirkkaaksi, tämä on sen nimellinen tila. Jos nostamme nyt jännitteen 2,1 volttiin, LED alkaa ylikuumentua ja menettää nopeasti resurssinsa. Ja kun yli 2,1 volttia käytetään, LED palaa.

Nyt muistellaan Ohmin laki piirin osalle: virta piiriosassa on suoraan verrannollinen jännitteeseen tämän osan päissä ja kääntäen verrannollinen sen resistanssiin:

Siksi, jos LEDin läpi kulkeva virta on 20 mA ja sen liittimien jännite on 2,0 V, niin millä LEDillä on vastus toiminnassa tämän lain perusteella? Oikea: 2,0 / 0,020 = 100 ohmia. Toimintakunnossa oleva LED vastaa ominaisuuksiltaan 100 ohmin vastusta, jonka teho on 2 * 0,020 = 40 mW.

Mutta entä jos aluksella on vain 5 volttia tai 12 volttia? Kuinka saada virtaa niin korkealla jännitteellä olevaan LEDiin, jotta se ei pala? Täällä ovat kehittäjät kaikkialla ja päättivät, että se on kätevintä käyttää lisäksi vastus.

Miksi vastus? Koska se on kannattavin, taloudellisin, halvin resurssien ja tehohäviön kannalta, tapa ratkaista LEDin kautta kulkevan virran rajoittamisen ongelma.

Joten jos käytettävissä on 5 volttia ja sinun on saatava 2 volttia 100 ohmin «vastuksen» yli, sinun on jaettava tuo 5 voltti hyödyllisen 100 ohmin hehkuvastuksen (joka on tämä LED) ja toisen vastuksen, nimellisarvon kesken. , joista nyt on laskettava käytettävissä olevan määrän perusteella:

Tässä piirissä virta on vakio, ei muuttuva, kaikki elementit ovat tasaisessa tilassa lineaarisia, joten virta koko piirissä on sama arvo, esimerkissämme 20 mA - tätä LED tarvitsee. Siksi valitsemme vastuksen R1, jolla on sellainen arvo, että virta sen läpi on myös 20 mA ja sen jännitteellä on vain 3 volttia, joka on asetettava jonnekin.

Joten: Ohmin lain mukaan I = U / R, joten R = U / I = 3 / 0,02 = 150 ohmia. Ja entä vahvuus? P = U2/R = 9/150 = 60 mW. 0,125 W vastus on hyvä, joten se ei kuumene liikaa. Nyt on kaikille selvää, mikä LEDin vastus on.

Katso myös: LED-erittelyt