Varför ska lysdioden anslutas via ett motstånd
LED-remsan har motstånd, PCB (där lysdioder fungerar som indikatorer) har resistorer, till och med LED-lampor - och det är motstånd. Vad är problemet? Varför är en lysdiod vanligtvis ansluten via ett motstånd? Vad är ett motstånd för en LED?
Faktum är att allt är väldigt enkelt: En lysdiod behöver väldigt lite likspänning för att fungera och om du applicerar mer kommer lysdioden att brinna ut. Även om du applicerar lite mer, 0,2 volt mer än den nominella, kommer LED-resursen redan att börja minska snabbt, och mycket snart kommer livslängden för denna halvledarljuskälla att sluta med tårar.
Till exempel behöver en röd lysdiod exakt 2,0 volt för normal drift, medan dess strömförbrukning är 20 milliampere. Och om du applicerar 2,2 volt, kommer det att bli ett sammanbrott av p-n-övergången.
För olika LED-tillverkare, beroende på vilka halvledare som används och LED-tekniken, kan driftspänningen skilja sig något åt ena eller andra hållet. Titta dock på strömspänningskarakteristiken för en röd SMD LED från en välkänd tillverkare, till exempel:
Här kan du se att redan vid 1,9 volt börjar lysdioden att lysa svagt, och när exakt 2 volt appliceras på dess utgångar kommer glöden att visa sig vara ganska ljus, detta är dess nominella läge. Om vi nu ökar spänningen till 2,1 volt kommer lysdioden att börja överhettas och snabbt förlora sin resurs. Och när mer än 2,1 volt appliceras kommer lysdioden att brinna.
Låt oss nu komma ihåg Ohms lag för en del av en krets: strömmen i kretssektionen är direkt proportionell mot spänningen i ändarna av denna sektion och omvänt proportionell mot dess resistans:
Därför, om vi har en ström genom lysdioden lika med 20 mA med en spänning över dess terminaler på 2,0 V, vilken lysdiod har då ett motstånd i aktion, baserat på denna lag? Rätt: 2,0 / 0,020 = 100 ohm. Lysdioden i fungerande skick motsvarar i sina egenskaper ett 100 ohm motstånd med en effekt på 2 * 0,020 = 40 mW.
Men vad händer om det bara finns 5 volt eller 12 volt ombord? Hur driver man en lysdiod med så hög spänning så att den inte brinner ut? Här är utvecklarna överallt och beslutade att det är mest bekvämt att använda ytterligare motstånd.
Varför ett motstånd? Eftersom det är det mest lönsamma, det mest ekonomiska, det billigaste när det gäller resurser och effektförlust, sättet att lösa problemet med att begränsa strömmen genom lysdioden.
Så om det finns 5 volt tillgängligt och du behöver få 2 volt över ett 100 ohm «motstånd», måste du dela de 5 volt mellan vårt användbara 100 ohm glödmotstånd (som är denna lysdiod) och ett annat motstånd, det nominella värdet , varav nu måste beräknas utifrån vad som finns tillgängligt:
I denna krets är strömmen konstant, inte variabel, alla element är linjära i stadigt tillstånd, därför kommer strömmen i hela kretsen att vara samma värde, i vårt exempel 20 mA - det här är vad lysdioden behöver. Därför kommer vi att välja ett motstånd R1 med ett sådant värde att strömmen genom den också kommer att vara 20 mA, och spänningen på den kommer att ha bara 3 volt, som måste sättas någonstans.
Så: enligt Ohms lag I = U / R, därför R = U / I = 3 / 0,02 = 150 Ohm. Och hur är det med styrkan? P = U2/ R = 9/150 = 60 mW. Ett 0,125W motstånd är bra så det blir inte för varmt. Nu är det klart för alla vad motståndet för lysdioden är.
Se även: LED-specifikationer