Hvorfor skal LED kobles gjennom en motstand
LED-stripen har motstander, PCB-er (hvor LED-er fungerer som indikatorer) har motstander, til og med LED-pærer - og det er motstander. Hva er problemet? Hvorfor er en LED vanligvis koblet gjennom en motstand? Hva er en motstand for en LED?
Faktisk er alt veldig enkelt: En LED trenger svært lite likespenning for å fungere, og hvis du bruker mer, vil LED brenne ut. Selv om du bruker litt mer, 0,2 volt mer enn det nominelle, vil LED-ressursen allerede begynne å avta raskt, og veldig snart vil levetiden til denne halvlederlyskilden ende med tårer.
For eksempel trenger en rød LED nøyaktig 2,0 volt for normal drift, mens strømforbruket er 20 milliampere. Og hvis du bruker 2,2 volt, vil det være et sammenbrudd av p-n-krysset.
For forskjellige LED-produsenter, avhengig av halvledere som brukes og LED-teknologi, kan driftsspenningen variere noe i den ene eller den andre retningen. Se imidlertid på strømspenningskarakteristikken til en rød SMD LED fra en kjent produsent, for eksempel:
Her kan du se at allerede ved 1,9 volt begynner LED å lyse svakt, og når nøyaktig 2 volt påføres utgangene, vil gløden vise seg å være ganske lys, dette er dens nominelle modus. Hvis vi nå øker spenningen til 2,1 volt, vil LED-en begynne å overopphetes og raskt miste ressursen. Og når mer enn 2,1 volt tilføres, vil LED-en brenne.
La oss nå huske Ohms lov for en del av en krets: Strømmen i kretsseksjonen er direkte proporsjonal med spenningen ved endene av denne seksjonen og omvendt proporsjonal med motstanden:
Derfor, hvis vi har en strøm gjennom LED-en lik 20 mA med en spenning over terminalene på 2,0 V, hvilken LED har da en motstand i aksjon, basert på denne loven? Riktig: 2,0 / 0,020 = 100 ohm. Lysdioden i arbeidstilstand tilsvarer i sine egenskaper en 100 ohm motstand med en effekt på 2 * 0,020 = 40 mW.
Men hva om det bare er 5 volt eller 12 volt om bord? Hvordan drive en LED med så høy spenning slik at den ikke brenner ut? Her er utviklerne overalt og bestemte at det er mest praktisk å bruke i tillegg motstand.
Hvorfor en motstand? Fordi det er den mest lønnsomme, den mest økonomiske, den billigste når det gjelder ressurser og strømtap, måten å løse problemet med å begrense strømmen gjennom LED-en.
Så hvis det er 5 volt tilgjengelig og du trenger å få 2 volt over en 100 ohm «motstand», må du dele de 5 volt mellom vår nyttige 100 ohm glødemotstand (som er denne LED-en) og en annen motstand, den nominelle verdien , som nå må beregnes basert på hva som er tilgjengelig:
I denne kretsen er strømmen konstant, ikke variabel, alle elementene er lineære i stabil tilstand, derfor vil strømmen i hele kretsen være den samme verdien, i vårt eksempel 20 mA - dette er det LED-en trenger. Derfor vil vi velge en motstand R1 med en slik verdi at strømmen gjennom den også vil være 20 mA, og spenningen på den vil bare ha 3 volt, som må settes et sted.
Så: i henhold til Ohms lov I = U / R, derfor R = U / I = 3 / 0,02 = 150 Ohm. Og hva med styrke? P = U2/ R = 9/150 = 60 mW. En motstand på 0,125W er greit så den blir ikke for varm. Nå er det klart for alle hva motstanden til LED-en er.
Se også: LED-spesifikasjoner