Kodėl šviesos diodas turėtų būti prijungtas per rezistorių

LED juostelė turi rezistoriai, PCB (kur šviesos diodai tarnauja kaip indikatoriai) turi rezistorius, net LED lemputes – ir tai rezistoriai. Kokia problema? Kodėl šviesos diodas paprastai jungiamas per rezistorių? Kas yra LED rezistorius?

Tiesą sakant, viskas yra labai paprasta: Šviesos diodui veikti reikia labai mažos nuolatinės srovės įtampos, o jei įjungsite daugiau, šviesos diodas perdegs. Net jei pritaikysite šiek tiek daugiau, 0,2 volto daugiau nei nominali, LED išteklius jau pradės sparčiai mažėti, o labai greitai šio puslaidininkinio šviesos šaltinio tarnavimo laikas baigsis ašaromis.

Pavyzdžiui, raudonam šviesos diodui normaliam veikimui reikia tiksliai 2,0 voltų, o jo srovės suvartojimas yra 20 miliamperų. Ir jei įjungsite 2,2 volto, bus p-n sandūros gedimas.

Skirtingiems šviesos diodų gamintojams, priklausomai nuo naudojamų puslaidininkių ir LED technologijos, darbinė įtampa gali šiek tiek skirtis viena ar kita kryptimi. Tačiau pažiūrėkite į žinomo gamintojo raudono SMD šviesos diodo srovės įtampos charakteristikas, pavyzdžiui:

Čia matote, kad jau esant 1,9 volto, šviesos diodas pradeda blyškiai šviesti, o kai į jo išėjimus bus įjungta lygiai 2 voltai, švytėjimas pasirodys gana ryškus, tai yra jo vardinis režimas. Jei dabar padidinsime įtampą iki 2,1 volto, šviesos diodas pradės perkaisti ir greitai praras savo išteklius. O kai įjungta daugiau nei 2,1 volto, šviesos diodas užsidegs.

Dabar prisiminkime Omo dėsnis grandinės atkarpai: srovė grandinės skyriuje yra tiesiogiai proporcinga įtampai šios sekcijos galuose ir atvirkščiai proporcinga jos varžai:

Todėl, jei mes turime srovę per šviesos diodą, lygią 20 mA, o įtampa jo gnybtuose yra 2,0 V, tai kuris šviesos diodas turi pasipriešinimą veikiant, remiantis šiuo įstatymu? Teisingai: 2,0 / 0,020 = 100 omų. Darbinės būklės šviesos diodas savo charakteristikomis prilygsta 100 omų rezistoriui, kurio galia yra 2 * 0,020 = 40 mW.

O kas, jei laive yra tik 5 voltai arba 12 voltų? Kaip maitinti šviesos diodą su tokia aukšta įtampa, kad jis neišdegtų? Štai kūrėjai visur ir nusprendė, kad patogiausia naudoti papildomai rezistorius.

Kodėl rezistorius? Kadangi tai yra pats pelningiausias, ekonomiškiausias, pigiausias išteklių ir galios sklaidos požiūriu, būdas išspręsti srovės ribojimo per LED problemą.

Taigi, jei yra 5 voltai ir jums reikia gauti 2 voltus per 100 omų „rezistorių“, tuomet turite padalyti tuos 5 voltus tarp mūsų naudingo 100 omų švytėjimo rezistoriaus (kuris yra šis šviesos diodas) ir kito rezistoriaus, nominalios vertės. , kurią dabar reikia apskaičiuoti pagal turimą informaciją:

Šioje grandinėje srovė yra pastovi, o ne kintama, visi elementai yra tiesiniai pastovioje būsenoje, todėl srovė visoje grandinėje bus vienoda, mūsų pavyzdyje 20 mA - štai ko reikia šviesos diodui. Todėl mes pasirinksime rezistorių R1 su tokia verte, kad srovė per jį taip pat būtų 20 mA, o įtampa ant jo bus tik 3 voltai, kuriuos reikia kažkur įdėti.

Taigi: pagal Ohmo dėsnį I = U / R, todėl R = U / I = 3 / 0,02 = 150 omų. O kaip dėl jėgos? P = U2 / R = 9/150 = 60 mW. 0,125 W rezistorius yra tinkamas, todėl jis per daug neįkaista. Dabar visiems aišku, kas yra šviesos diodo rezistorius.

Taip pat žiūrėkite: LED specifikacijos