Proč by měla být LED připojena přes odpor
LED pásek má rezistory, PCB (kde LED slouží jako indikátory) mají odpory, dokonce i LED žárovky — a to jsou odpory. Co je za problém? Proč je LED obvykle připojena přes odpor? Co je rezistor pro LED?
Ve skutečnosti je vše velmi jednoduché: LED potřebuje k provozu velmi malé stejnosměrné napětí a pokud použijete více, LED shoří. I když použijete o něco více, o 0,2 voltu více, než je nominální, zdroj LED již začne rychle klesat a velmi brzy skončí životnost tohoto polovodičového světelného zdroje slzami.
Například červená LED potřebuje pro běžný provoz přesně 2,0 voltu, přičemž její proudový odběr je 20 miliampérů. A pokud použijete 2,2 voltu, dojde k poruše p-n přechodu.
U různých výrobců LED se v závislosti na použitých polovodičích a technologii LED může provozní napětí mírně lišit v jednom nebo druhém směru. Podívejte se však na proudově napěťovou charakteristiku červené SMD LED od známého výrobce, například:
Zde můžete vidět, že již při 1,9 voltu LED začne svítit slabě a když jsou na její výstupy aplikovány přesně 2 volty, záře se ukáže jako docela jasná, toto je její nominální režim. Pokud nyní zvýšíme napětí na 2,1 voltu, LED se začne přehřívat a rychle ztratí svůj zdroj. A když je použito více než 2,1 V, LED se rozsvítí.
Teď si vzpomeňme Ohmův zákon pro část obvodu: proud v části obvodu je přímo úměrný napětí na koncích této části a nepřímo úměrný jejímu odporu:
Pokud tedy protéká LED diodou proud rovný 20 mA s napětím na jejích svorkách 2,0 V, pak která LED má na základě tohoto zákona odpor? Správně: 2,0 / 0,020 = 100 ohmů. LED v provozním stavu je svými charakteristikami ekvivalentní 100 ohmovému odporu s výkonem 2 * 0,020 = 40 mW.
Ale co když je na palubě pouze 5 nebo 12 voltů? Jak napájet LED tak vysokým napětím, aby nevyhořela? Zde jsou vývojáři všude a rozhodli se, že je nejpohodlnější použít dodatečně odpor.
Proč odpor? Protože je to nejziskovější, nejekonomičtější, nejlevnější z hlediska zdrojů a ztrátového výkonu, způsob, jak vyřešit problém omezení proudu přes LED.
Takže pokud je k dispozici 5 voltů a potřebujete získat 2 volty přes 100 ohmový «odpor», pak musíte těchto 5 voltů rozdělit mezi náš užitečný 100 ohmový doutnavý rezistor (což je tato LED) a další rezistor, jmenovitou hodnotu , který je nyní třeba vypočítat na základě toho, co je k dispozici:
V tomto obvodu je proud konstantní, neměnný, všechny prvky jsou v ustáleném stavu lineární, proto bude proud v celém obvodu stejná hodnota, v našem příkladu 20 mA - to je to, co LED potřebuje. Zvolíme proto rezistor R1 s takovou hodnotou, že jím bude proud také 20 mA a napětí na něm bude mít jen 3 volty, které se musí někde dát.
Takže: podle Ohmova zákona I = U / R, tedy R = U / I = 3 / 0,02 = 150 Ohmů. A co síla? P = U2/R = 9/150 = 60 mW. Rezistor 0,125W je v pořádku, takže se příliš nezahřívá. Nyní je každému jasné, jaký je odpor pro LED.
Viz také: Specifikace LED