Prečo by mala byť LED pripojená cez odpor
LED pásik má odpory, PCB (kde LED slúžia ako indikátory) majú odpory, dokonca aj LED žiarovky — a to sú odpory. Aký je problém? Prečo je LED zvyčajne pripojená cez odpor? Čo je rezistor pre LED?
V skutočnosti je všetko veľmi jednoduché: LED dióda potrebuje na svoju činnosť veľmi malé jednosmerné napätie a ak použijete viac, LED dióda vyhorí. Aj keď použijete o niečo viac, o 0,2 voltu viac ako nominálna hodnota, zdroj LED sa už začne rýchlo znižovať a veľmi skoro sa životnosť tohto polovodičového svetelného zdroja skončí slzami.
Napríklad červená LED potrebuje na bežnú prevádzku presne 2,0 voltov, pričom jej prúdová spotreba je 20 miliampérov. A ak použijete 2,2 voltu, dôjde k poruche p-n križovatky.
U rôznych výrobcov LED sa v závislosti od použitých polovodičov a technológie LED môže prevádzkové napätie mierne líšiť v jednom alebo druhom smere. Pozrite sa však na prúdovo-napäťovú charakteristiku červenej SMD LED od známeho výrobcu, napríklad:
Tu môžete vidieť, že už pri 1,9 voltoch LED začne slabo svietiť a keď sa na jej výstupy privedú presne 2 volty, žiara sa ukáže byť celkom jasná, toto je jej nominálny režim. Ak teraz zvýšime napätie na 2,1 voltu, LED sa začne prehrievať a rýchlo stráca svoj zdroj. A keď sa použije viac ako 2,1 voltu, LED dióda bude horieť.
Teraz si spomeňme Ohmov zákon pre časť obvodu: prúd v sekcii obvodu je priamo úmerný napätiu na koncoch tejto sekcie a nepriamo úmerný jeho odporu:
Preto, ak máme prúd cez LED rovný 20 mA s napätím na jej svorkách 2,0 V, potom ktorá LED má odpor v činnosti na základe tohto zákona? Správne: 2,0 / 0,020 = 100 ohmov. LED v prevádzkovom stave je svojimi charakteristikami ekvivalentná 100 ohmovému odporu s výkonom 2 * 0,020 = 40 mW.
Ale čo ak je na palube iba 5 voltov alebo 12 voltov? Ako napájať LED s takým vysokým napätím, aby nevyhorela? Tu sú vývojári všade a rozhodli sa, že je najvhodnejšie použiť dodatočne odpor.
Prečo rezistor? Pretože je to najziskovejšie, najhospodárnejšie, najlacnejšie z hľadiska zdrojov a straty energie, spôsob, ako vyriešiť problém obmedzenia prúdu cez LED.
Takže ak je k dispozícii 5 voltov a potrebujete získať 2 volty cez 100 ohmový „odpor“, potom musíte rozdeliť týchto 5 voltov medzi náš užitočný 100 ohmový žhaviaci odpor (čo je táto LED) a ďalší odpor, nominálnu hodnotu , z ktorých je teraz potrebné vypočítať na základe toho, čo je k dispozícii:
V tomto obvode je prúd konštantný, nie premenlivý, všetky prvky sú v ustálenom stave lineárne, preto prúd v celom obvode bude mať rovnakú hodnotu, v našom príklade 20 mA - to je to, čo LED dióda potrebuje. Preto zvolíme rezistor R1 s takou hodnotou, že prúd cez neho bude tiež 20 mA a napätie na ňom bude len 3 volty, ktoré treba niekde dať.
Takže: podľa Ohmovho zákona I = U / R, teda R = U / I = 3 / 0,02 = 150 Ohmov. A čo sila? P = U2/R = 9/150 = 60 mW. Rezistor 0,125 W je v poriadku, takže sa príliš nezahrieva. Teraz je každému jasné, aký je odpor pre LED.
Pozri tiež: Špecifikácie LED