Miért kell a LED-et ellenálláson keresztül csatlakoztatni?

A LED szalag rendelkezik ellenállások, a nyomtatott áramköri lapokon (ahol a LED-ek jelzőfényként szolgálnak) vannak ellenállások, sőt LED-izzók is – és ez az ellenállás. Mi a probléma? Miért szokták a LED-et ellenálláson keresztül csatlakoztatni? Mi az ellenállás a LED-hez?

Valójában minden nagyon egyszerű: A LED működéséhez nagyon kevés egyenfeszültségre van szükség, és ha többet alkalmaz, a LED kiég. Még akkor is, ha egy kicsit többet, 0,2 volttal többet alkalmaz a névlegesnél, a LED-erőforrás már gyorsan csökkenni kezd, és hamarosan ennek a félvezető fényforrásnak az élettartama könnyekkel ér véget.

Például egy piros LED-nek pontosan 2,0 voltra van szüksége a normál működéshez, miközben az áramfelvétele 20 milliamper. És ha 2,2 voltot használ, akkor a p-n átmenet meghibásodik.

Különböző LED gyártóknál a használt félvezetőktől és a LED technológiától függően az üzemi feszültség kismértékben eltérhet egyik vagy másik irányban. Azonban nézze meg például egy jól ismert gyártó piros SMD LED-jének áram-feszültség karakterisztikáját:

Itt látható, hogy már 1,9 voltnál a LED halványan kezd világítani, és amikor pontosan 2 voltot kapcsolunk a kimeneteire, akkor a fény elég erős lesz, ez a névleges üzemmódja. Ha most 2,1 V-ra növeljük a feszültséget, a LED túlmelegedni kezd, és gyorsan elveszíti az erőforrását. És ha több mint 2,1 voltot kapcsolnak, a LED ég.

Most pedig emlékezzünk Ohm törvénye az áramkör egy szakaszára: az áramköri szakasz árama egyenesen arányos a szakasz végein lévő feszültséggel, és fordítottan arányos az ellenállásával:

Ezért, ha a LED-en átmenő áram 20 mA, a kapcsai feszültsége pedig 2,0 V, akkor melyik LED-nek van működési ellenállása e törvény alapján? Helyes: 2,0 / 0,020 = 100 ohm. A működő állapotban lévő LED jellemzőiben megegyezik egy 100 ohmos ellenállással, amelynek teljesítménye 2 * 0,020 = 40 mW.

De mi van akkor, ha csak 5 vagy 12 volt van a fedélzeten? Hogyan lehet ilyen nagy feszültségű LED-et táplálni, hogy ne égjen ki? Itt vannak a fejlesztők mindenhol, és úgy döntöttek, hogy a legkényelmesebb a kiegészítő használata ellenállás.

Miért ellenállás? Mert ez a legjövedelmezőbb, a leggazdaságosabb, a legolcsóbb az erőforrások és a teljesítménydisszipáció szempontjából, így lehet megoldani a LED-en keresztüli áramkorlátozás problémáját.

Tehát ha 5 V áll rendelkezésre, és 2 voltot kell kapnia egy 100 ohmos "ellenálláson", akkor ezt az 5 voltot el kell osztania a hasznos 100 ohmos fényellenállásunk (ami ez a LED) és egy másik ellenállás, a névleges érték között. , amelyből most a rendelkezésre álló adatok alapján kell kiszámítani:

Ebben az áramkörben az áram állandó, nem változó, állandósult állapotban minden elem lineáris, ezért az áram az egész áramkörben azonos értékű lesz, példánkban 20 mA - erre van szüksége a LED-nek. Ezért olyan értékű R1 ellenállást választunk, hogy a rajta áthaladó áram is 20 mA legyen, és a rajta lévő feszültség csak 3 volt, amit valahol el kell helyezni.

Tehát: Ohm törvénye szerint I = U / R, ezért R = U / I = 3 / 0,02 = 150 Ohm. És mi a helyzet az erővel? P = U2/ R = 9/150 = 60 mW. Egy 0,125 W-os ellenállás jó, így nem melegszik túl. Most már mindenki számára világos, hogy mi a LED ellenállása.

Lásd még: LED specifikációk