เหตุใดจึงต้องเชื่อมต่อ LED ผ่านตัวต้านทาน

มีแถบ LED ตัวต้านทาน, PCBs (โดยที่ LED ทำหน้าที่เป็นตัวบ่งชี้) มีตัวต้านทาน แม้กระทั่งหลอด LED — และนั่นคือตัวต้านทาน อะไรคือปัญหา? เหตุใด LED จึงมักเชื่อมต่อผ่านตัวต้านทาน ตัวต้านทานสำหรับ LED คืออะไร?

ในความเป็นจริงทุกอย่างง่ายมาก: LED ต้องการแรงดันไฟ DC เพียงเล็กน้อยในการทำงาน และหากคุณใช้มากไป LED จะไหม้ แม้ว่าคุณจะใช้มากกว่าค่าเล็กน้อย 0.2 โวลต์ แต่ทรัพยากร LED จะเริ่มลดลงอย่างรวดเร็วและในไม่ช้าชีวิตของแหล่งกำเนิดแสงเซมิคอนดักเตอร์นี้จะจบลงด้วยน้ำตา

ตัวอย่างเช่น ไฟ LED สีแดงต้องการไฟ 2.0 โวลต์พอดีสำหรับการทำงานปกติ ขณะที่กระแสไฟที่ใช้คือ 20 มิลลิแอมป์ และถ้าคุณใช้ 2.2 โวลต์จะมีการสลายตัวของทางแยก p-n

สำหรับผู้ผลิต LED ที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้และเทคโนโลยี LED แรงดันไฟฟ้าในการทำงานอาจแตกต่างกันเล็กน้อยในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง อย่างไรก็ตาม ให้ดูที่ลักษณะแรงดันไฟฟ้าในปัจจุบันของ LED SMD สีแดงจากผู้ผลิตที่มีชื่อเสียง เช่น:

ที่นี่คุณจะเห็นว่าที่ 1.9 โวลต์แล้ว LED เริ่มเรืองแสงสลัวและเมื่อใช้กับเอาต์พุต 2 โวลต์พอดี การเรืองแสงจะค่อนข้างสว่างนี่คือโหมดปกติ หากตอนนี้เราเพิ่มแรงดันไฟฟ้าเป็น 2.1 โวลต์ LED จะเริ่มร้อนมากเกินไปและสูญเสียทรัพยากรอย่างรวดเร็ว และเมื่อใช้มากกว่า 2.1 โวลต์ LED จะไหม้

ทีนี้มาจำกัน กฎของโอห์มสำหรับส่วนของวงจร: กระแสในส่วนวงจรเป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรงดันที่ส่วนท้ายของส่วนนี้และแปรผกผันกับความต้านทานของมัน:

ดังนั้นหากเรามีกระแสผ่าน LED เท่ากับ 20 mA โดยมีแรงดันที่ขั้ว 2.0 V แล้ว LED ใดมีความต้านทานในการทำงานตามกฎหมายนี้ ถูกต้อง: 2.0 / 0.020 = 100 โอห์ม LED ในสภาพการทำงานเทียบเท่ากับตัวต้านทาน 100 โอห์มที่มีกำลังไฟ 2 * 0.020 = 40 mW

แต่ถ้ามีเพียง 5 โวลต์หรือ 12 โวลต์บนกระดานล่ะ จะจ่ายไฟ LED ด้วยไฟฟ้าแรงสูงได้อย่างไรเพื่อไม่ให้ไฟดับ? นี่คือนักพัฒนาทุกที่และตัดสินใจว่าสะดวกที่สุดที่จะใช้เพิ่มเติม ตัวต้านทาน.

ทำไมต้องเป็นตัวต้านทาน? เพราะมันให้ผลกำไรสูงสุด ประหยัดที่สุด ถูกที่สุดในแง่ของทรัพยากรและการกระจายพลังงาน วิธีแก้ปัญหาการจำกัดกระแสผ่าน LED

ดังนั้น หากมี 5 โวลต์ และคุณต้องการได้ 2 โวลต์จาก «ตัวต้านทาน» 100 โอห์ม คุณต้องแบ่ง 5 โวลต์นั้นระหว่างตัวต้านทานแบบเรืองแสง 100 โอห์มที่มีประโยชน์ของเรา (ซึ่งก็คือ LED นี้) กับตัวต้านทานอีกตัวหนึ่ง ค่าเล็กน้อย ซึ่งตอนนี้จำเป็นต้องคำนวณตามสิ่งที่มีอยู่:

ในวงจรนี้กระแสคงที่ไม่แปรผันองค์ประกอบทั้งหมดเป็นเส้นตรงในสถานะคงที่ดังนั้นกระแสในวงจรทั้งหมดจะมีค่าเท่ากันในตัวอย่างของเรา 20 mA - นี่คือสิ่งที่ LED ต้องการ ดังนั้นเราจะเลือกตัวต้านทาน R1 ที่มีค่าดังกล่าวซึ่งกระแสผ่านจะเป็น 20 mA และแรงดันไฟฟ้าจะมีเพียง 3 โวลต์ซึ่งจะต้องวางไว้ที่ไหนสักแห่ง

ดังนั้น: ตามกฎของโอห์ม I = U / R ดังนั้น R = U / I = 3 / 0.02 = 150 โอห์ม แล้วความแข็งแกร่งล่ะ? P = U2/ R = 9/150 = 60 มิลลิวัตต์ ตัวต้านทาน 0.125W นั้นใช้ได้ จึงไม่ร้อนเกินไป ตอนนี้เป็นที่ชัดเจนสำหรับทุกคนว่าตัวต้านทานสำหรับ LED คืออะไร

ดูสิ่งนี้ด้วย: ข้อมูลจำเพาะของ LED