Zašto bi LED trebao biti spojen preko otpornika

LED traka ima otpornici, PCB (gdje LED diode služe kao indikatori) imaju otpornike, čak i LED žarulje — i to otpornike. U čemu je problem? Zašto se LED obično povezuje preko otpornika? Što je otpornik za LED?

Zapravo, sve je vrlo jednostavno: LED dioda treba vrlo malo istosmjernog napona za rad i ako stavite više, LED će izgorjeti. Čak i ako primijenite malo više, 0,2 volta više od nominalnog, LED resurs će se već početi brzo smanjivati, a vrlo brzo će život ovog poluvodičkog izvora svjetlosti završiti sa suzama.

Na primjer, crvena LED dioda treba točno 2,0 volta za normalan rad, dok joj je trenutna potrošnja 20 miliampera. A ako primijenite 2,2 volta, doći će do kvara p-n spoja.

Za različite proizvođače LED dioda, ovisno o korištenim poluvodičima i LED tehnologiji, radni napon može se malo razlikovati u jednom ili drugom smjeru. Međutim, pogledajte strujno-naponsku karakteristiku crvene SMD LED diode poznatog proizvođača, na primjer:

Ovdje možete vidjeti da već pri naponu od 1,9 volti, LED počinje prigušeno svijetliti, a kada se na njegove izlaze primijeni točno 2 volta, sjaj će se pokazati prilično svijetlim, ovo je njegov nominalni način rada. Ako sada povećamo napon na 2,1 volta, LED će se početi pregrijavati i brzo izgubiti svoj resurs. A kada se primijeni više od 2,1 volta, LED će gorjeti.

Sada se prisjetimo Ohmov zakon za dio kruga: struja u dijelu kruga izravno je proporcionalna naponu na krajevima ovog odjeljka i obrnuto proporcionalna njegovom otporu:

Prema tome, ako imamo struju kroz LED diodu jednaku 20 mA s naponom na njenim terminalima od 2,0 V, koja LED dioda ima otpor u akciji, na temelju ovog zakona? Ispravno: 2,0 / 0,020 = 100 ohma. LED u radnom stanju je po svojim karakteristikama ekvivalentan otporniku od 100 ohma snage 2 * 0,020 = 40 mW.

Ali što ako je na brodu samo 5 volti ili 12 volti? Kako napajati LED s tako visokim naponom da ne izgori? Ovdje su programeri posvuda i odlučili su da je najprikladnije koristiti dodatno otpornik.

Zašto otpornik? Budući da je to najprofitabilniji, najekonomičniji, najjeftiniji u smislu resursa i rasipanja snage, način rješavanja problema ograničenja struje kroz LED.

Dakle, ako je dostupno 5 volti i trebate dobiti 2 volta preko «otpornika» od 100 ohma, tada trebate podijeliti tih 5 volti između našeg korisnog otpornika za sjaj od 100 ohma (što je ova LED) i drugog otpornika, nominalne vrijednosti , od čega sada treba izračunati na temelju onoga što je dostupno:

U ovom krugu struja je konstantna, a ne promjenjiva, svi elementi su linearni u stabilnom stanju, stoga će struja u cijelom krugu biti iste vrijednosti, u našem primjeru 20 mA - to je ono što LED treba. Stoga ćemo odabrati otpornik R1 takve vrijednosti da struja kroz njega također bude 20 mA, a napon na njemu samo 3 volta, što se mora negdje staviti.

Dakle: prema Ohmovom zakonu I = U / R, dakle R = U / I = 3 / 0,02 = 150 Ohma. A što je sa snagom? P = U2/ R = 9/150 = 60 mW. Otpornik od 0,125 W je u redu da se ne pregrije. Sada je svima jasno što je otpornik za LED.

Vidi također: LED specifikacije