Por que o LED deve ser conectado através de um resistor

A faixa de LED tem resistores, PCBs (onde os LEDs servem como indicadores) têm resistores, até mesmo lâmpadas de LED - e isso são resistores. Qual é o problema? Por que um LED geralmente é conectado por meio de um resistor? O que é um resistor para um LED?

Na verdade, tudo é muito simples: Um LED precisa de muito pouca tensão DC para operar e se você aplicar mais, o LED irá queimar. Mesmo que você aplique um pouco mais, 0,2 volts a mais do que o nominal, o recurso LED já começará a diminuir rapidamente e muito em breve a vida útil dessa fonte de luz semicondutora terminará em lágrimas.

Por exemplo, um LED vermelho precisa de exatamente 2,0 volts para operação normal, enquanto seu consumo atual é de 20 miliamperes. E se você aplicar 2,2 volts, haverá uma quebra na junção p-n.

Para diferentes fabricantes de LED, dependendo dos semicondutores usados ​​e da tecnologia LED, a tensão operacional pode diferir ligeiramente em uma direção ou outra. No entanto, observe a característica de tensão atual de um LED SMD vermelho de um fabricante conhecido, por exemplo:

Aqui você pode ver que já em 1,9 volts, o LED começa a brilhar fracamente, e quando exatamente 2 volts são aplicados em suas saídas, o brilho ficará bastante claro, este é o seu modo nominal. Se agora aumentarmos a tensão para 2,1 volts, o LED começará a superaquecer e perderá rapidamente seus recursos. E quando mais de 2,1 volts são aplicados, o LED queima.

Agora vamos lembrar Lei de Ohm para uma seção de um circuito: a corrente na seção do circuito é diretamente proporcional à tensão nas extremidades desta seção e inversamente proporcional à sua resistência:

Portanto, se temos uma corrente através do LED igual a 20 mA com uma tensão em seus terminais de 2,0 V, então qual LED tem uma resistência em ação, com base nessa lei? Correto: 2,0 / 0,020 = 100 ohms. O LED em funcionamento é equivalente em suas características a um resistor de 100 ohm com potência de 2 * 0,020 = 40 mW.

Mas e se houver apenas 5 volts ou 12 volts a bordo? Como alimentar um LED com uma tensão tão alta para que não queime? Aqui estão os desenvolvedores em todos os lugares e decidiram que é mais conveniente usar adicionalmente resistor.

Por que um resistor? Porque é a mais rentável, a mais económica, a mais barata em termos de recursos e dissipação de energia, a forma de resolver o problema da limitação da corrente através do LED.

Portanto, se houver 5 volts disponíveis e você precisar obter 2 volts em um "resistor" de 100 ohm, precisará dividir esses 5 volts entre nosso útil resistor de brilho de 100 ohm (que é este LED) e outro resistor, o valor nominal , do qual agora precisa ser calculado com base no que está disponível:

Neste circuito, a corrente é constante, não variável, todos os elementos são lineares em estado estacionário, portanto a corrente em todo o circuito será o mesmo valor, no nosso exemplo 20 mA - é disso que o LED precisa. Portanto, vamos escolher um resistor R1 com um valor tal que a corrente através dele também seja de 20 mA, e a tensão nele seja de apenas 3 volts, que devem ser colocados em algum lugar.

Então: de acordo com a lei de Ohm I = U / R, portanto R = U / I = 3 / 0,02 = 150 Ohms. E quanto à força? P = U2/ R = 9/150 = 60 mW. Um resistor de 0,125 W é bom para não esquentar muito. Agora está claro para todos qual é o resistor do LED.

Veja também: Especificações do LED