03.01.2021 20:25
for all
201 views
    
rating 5 | 5 usr.
 © Файний Електрик

Чому світлодіод потрібно підключати через резистор

Чому світлодіод потрібно підключати через резистор

На світлодіодних стрічці є резистори, на друкованих платах (де світлодіоди служать індикаторами) є резистори, навіть в світлодіодних лампах – і то є резистори. У чому ж справа? Чому світлодіод зазвичай підключений через резистор? Для чого світлодіоду резистор?

Насправді все дуже просто: світлодіоду для роботи необхідно дуже маленька постійна напруга, а якщо подати більше – світлодіод перегорить. При цьому не треба величезних напруг, навіть якщо подати трохи більше ніж на 0, 2 вольта більше номіналу – ресурс світлодіода вже почне стрімко зменшуватися, і дуже скоро життя цього напівпровідникового джерела світла закінчиться.

Наприклад, червоному світлодіоду для нормальної роботи потрібно рівно 2, 0 вольта, при цьому струм його споживання становить 20 міліампер. А якщо подати 2, 2 вольта – настане пробій p-n-переходу.

У різних виробників світлодіодів, в залежності від застосування напівпровідників і технології створення світлодіодів, робоча напруга може в ту чи іншу сторону трохи відрізнятися. Однак, погляньте для прикладу вольт-амперну характеристику червоного SMD світлодіоду одного відомого виробника:

Вольт-амперна характеристика червоного SMD світлодіода

Тут видно, що вже при 1, 9 вольт світлодіод починає слабо світитися, а при подачі на його ніжки рівно 2 вольта, світіння вийде досить яскравим, це його номінальний режим. Якщо тепер збільшувати напругу до 2, 1 вольт – світлодіод почне перегріватися, і стрімко втрачати свій ресурс. А при подачі більше 2, 1 вольта – він перегорить.

Тепер згадаємо Закон Ома для ділянки кола: сила струму в ділянці кола прямо пропорційна напрузі на кінцях цієї ділянки, і обернено пропорційна його опору:

Закон Ома для ділянки кола

Отже, якщо у нас сила струму через світлодіод дорівнює 20 мА при напрузі на його кінцях в 2, 0 В, значить який він має опір в робочому стані, виходячи з цього закону? Правильно: 2, 0 В / 0, 020 А = 100 Ом. Світлодіод в робочому стані за своїми характеристиками еквівалентний резистору номіналом 100 Ом, потужністю 2∙0, 020=40 мВт.

А що якщо в наявності на платі є лише напруга 5 вольт або 12 вольт? Як живити світлодіод такою високою напругою, і щоб він при цьому б не перегорів? Ось розробники всюди і вирішили, що найзручніше застосувати додатковий резистор.

Чому резистор? Тому що це – найбільш вигідний, найбільш економічний, найменш витратний по ресурсах і розсіюванню, тобто, ідеальний шлях вирішення проблеми обмеження струму через світлодіод.

Отже, якщо в наявності 5 вольт, а необхідно отримати 2 вольта на «резисторі» в 100 Ом, значить необхідно розділити ці 5 вольт між нашим корисним світловим резистором в 100 Ом (в ролі якого виступає даний світлодіод), та іншим резистором, номінал якого зараз належить обчислити виходячи з того, що є в розпорядженні:

Розрахунок опору для світлодіода

В даному колі струм постійний, елементи всі в сталому режимі лінійні, отже струм по всьому ланцюгу буде однієї і тієї ж величини, в нашому прикладі 20 мА – такий потрібен світлодіоду. Отже виберемо резистор R1 такої величини, щоб струм через нього склав би теж 20 мА, а напруга б на нього припала якраз 3 вольта, які потрібно кудись подіти.

Отже: за законом Ома I = U / R, звідси R = U / I = 3 В / 0, 02 А = 150 Ом. А потужність? P = U2 / R = 9 В/150 Ом = 60 мВт. Тобто, нам підійде резистор на 0, 125 Вт, щоб не сильно грівся. Тепер всім зрозуміло, для чого світлодіоду резистор?

Обговорення

Візьміть участь в обговоренні

  • Поскаржитись