Zakaj bi morala biti LED priključena preko upora?
LED trak ima upori, tiskana vezja (kjer LED diode služijo kot indikatorji) imajo upore, celo LED žarnice — in to so upori. V čem je problem? Zakaj je LED običajno priključena prek upora? Kaj je upor za LED?
Pravzaprav je vse zelo preprosto: LED za delovanje potrebuje zelo malo enosmerne napetosti in če jo uporabite več, bo LED izgorela. Tudi če uporabite malo več, 0,2 volta več od nominalne, se bo vir LED že začel hitro zmanjševati in zelo kmalu se bo življenjska doba tega polprevodniškega vira svetlobe končala s solzami.
Na primer, rdeča LED za normalno delovanje potrebuje točno 2,0 volta, medtem ko je njena trenutna poraba 20 miliamperov. In če uporabite 2,2 volta, bo prišlo do okvare p-n spoja.
Pri različnih proizvajalcih LED, odvisno od uporabljenih polprevodnikov in tehnologije LED, se lahko delovna napetost nekoliko razlikuje v eno ali drugo smer. Vendar si oglejte na primer tokovno-napetostno karakteristiko rdeče SMD LED znanega proizvajalca:
Tukaj lahko vidite, da že pri 1,9 volta LED začne slabo svetiti, in ko se na njegove izhode napaja točno 2 volta, se bo sij izkazal za precej svetlega, to je njegov nominalni način. Če zdaj povečamo napetost na 2,1 volta, se bo LED začela pregrevati in hitro izgubila vir. In ko je priključena več kot 2,1 volta, bo LED svetila.
Zdaj pa se spomnimo Ohmov zakon za odsek vezja: tok v odseku vezja je neposredno sorazmeren z napetostjo na koncih tega odseka in obratno sorazmeren z njegovim uporom:
Torej, če imamo tok skozi LED, ki je enak 20 mA z napetostjo na njenih sponkah 2,0 V, katera LED ima potem upornost, ki temelji na tem zakonu? Pravilno: 2,0 / 0,020 = 100 ohmov. LED v delovnem stanju je po svojih značilnostih enakovreden uporu 100 ohmov z močjo 2 * 0,020 = 40 mW.
Kaj pa, če je na krovu samo 5 voltov ali 12 voltov? Kako napajati LED s tako visoko napetostjo, da ne pregori? Tukaj so razvijalci povsod in so se odločili, da je najbolj priročno uporabljati dodatno upor.
Zakaj upor? Ker je najbolj donosen, najbolj ekonomičen, najcenejši v smislu virov in disipacije moči, način za rešitev problema omejevanja toka skozi LED.
Torej, če je na voljo 5 voltov in potrebujete 2 volta preko 100 ohmskega "upora", potem morate teh 5 voltov razdeliti med naš uporabni 100 ohmski žareči upor (ki je ta LED) in drug upor, nazivna vrednost , od katerih je zdaj treba izračunati na podlagi tega, kar je na voljo:
V tem vezju je tok konstanten, ne spremenljiv, vsi elementi so linearni v stabilnem stanju, zato bo tok v celotnem vezju enake vrednosti, v našem primeru 20 mA - to potrebuje LED. Zato bomo izbrali upor R1 s takšno vrednostjo, da bo tok skozi njega tudi 20 mA, napetost na njem pa le 3 volte, ki jih je treba nekam dati.
Torej: po Ohmovem zakonu I = U / R, torej R = U / I = 3 / 0,02 = 150 Ohmov. Kaj pa moč? P = U2/ R = 9/150 = 60 mW. Upor 0,125 W je v redu, da se ne segreje preveč. Zdaj je vsem jasno, kaj je upor za LED.
Poglej tudi: LED specifikacije