Я досліджував, і це говорить, що резистори обмежують струм, що проходить через світлодіод.
Але це твердження мене бентежить, тому що ми знаємо, що в послідовному ланцюзі струм є постійним у кожній точці, тож чому резистор може обмежити протікає струм?
Відповіді:
Світлодіоди мають досить постійну напругу поперек них, як 2,2 В для червоного світлодіода, який лише трохи піднімається зі струмом. Якщо ви подаєте 3В на цей світлодіод без серійного резистора, світлодіод спробує встановити комбінацію напруги / струму для цього 3В. Немає струму, що йде з таким видом напруги, теоретично це було б 10s, можливо 100 ампер, що знищило б світлодіод. І саме це відбувається, якщо ваш джерело живлення може подати достатню кількість струму.
Тож рішення - серійний резистор. Якщо ваш світлодіод потребує 20 мА, ви можете розрахувати червоний світлодіод у прикладі
Ви можете подумати, що електропостачання безпосередньо 2.2V також працюватиме, але це неправда. Найменша різниця світлодіодної або напруги живлення може призвести до того, що світлодіод загоряється дуже тьмяним, дуже яскравим або навіть руйнується. Серійний резистор забезпечить незначні перепади напруги лише незначний вплив на струм світлодіода, за умови, що падіння напруги на резисторі буде досить великим.
Справа в тому, що світлодіод - це діод у будь-якому випадку, і діоди мають дуже малий внутрішній опір (звичайно, в напрямку "вперед"), тому, якщо є щось інше в серії, загальний опір дуже низький і струм ледь обмежений, і це ледь обмежений струм може пошкодити світлодіод і перевантажити ланцюг, що живить його.
Так так, ви абсолютно праві, що струм однаковий у кожній точці ланцюга, коли елементи підключаються послідовно, але коли ви додаєте резистор, ви збільшуєте загальний опір ряду, і це зменшує струм.
Завжди зі складними відповідями ;-). Подивіться на це так. Що станеться, коли ви покладете провід через клеми акумулятора? У ідеальному світі ви отримуєте нескінченний струм, який плавить дріт. Ми називаємо це коротким курсом. Оскільки діоди розроблені для мінімального опору вперед, ми отримуємо такий же ефект, як і короткий. Покладіть туди резистор, щоб чинити опір проти струму, щоб обмежити його від нескінченності
Уяви що
У вас був мотор, що працює на воді, швидкість якого була пропорційна потоку струму.
Сам мотор мав дуже низький опір струму - вам довелося керувати потоком струму зовні насоса.
У вас є насос, здатний перекачувати 10 літрів на секунду через 10-метрову трубу до мотора, потім через двигун, а потім через ще 10-метрову трубу до всмоктувальної сторони насоса. (Витрата потоку був пов'язаний з тиском, який справляв насос, і опором трубопроводу - тобто НЕ насосом з позитивним переміщенням.
Коли насос працював, ви виявили, що мотор працює дуже багато, і що вам потрібно обмежити витрату приблизно на 1 літр / секунду.
Для досягнення вимоги ви можете поставити в контур редукційний клапан, щоб скинути велику частину тиску і обмежити витрату. Клапан працював, щоб скинути на нього певну кількість тиску при заданій швидкості потоку і як регульований. (Йдеться про те, скільки спрацьовують клапани відносної води).
Ви можете розмістити клапан БІЛЬШЕ в ланцюзі, і це дозволить досягти бажаного результату. Він може бути на вході або виході насоса або на виході або вході двигуна або будь-де в будь-якій трубі.
Це близьке вам аналогічне світлодіодне питання. Струм потрібно обмежувати, оскільки він занадто високий без обмежувача. Обмежувач може бути розміщений в будь-якому місці контуру.
За допомогою світлодіодної ланцюга батареї - резистора
Світлодіод має певний певний перепад напруги при вибраному струмі.
Якщо говорити конкретно, то скажімо, що при 20 мА світлодіод падає рівно на 3,00 Вольт. Це характерно для деяких сучасних світлодіодів.
Якщо ми хочемо запустити світлодіод на 20 мА, ми повинні ДОПОМОГАТИ, щоб він впав 3 В - не більше і не менше.
Якщо ми хочемо використовувати джерело живлення 9 В для управління світлодіодом, ми N = ОБОВ'ЯЗКОВО "позбутися" 9-3 = 6B.
Резистор це робить.
Для падіння 6В на 20 мА потрібен резистор R = V / I = 6 / 0,02 = 300 Ом.
У цьому прикладі 9В акумулятор + резистор + світлодіод буде працювати при 20 мА. Резистор можна розміщувати до або після світлодіода. Струм падає через нього в будь-якому місці.
Це питання не має відношення до цього питання, але надзвичайно важливо знати, що ваше твердження це
невірно.
Є багато схем, де це rue - але також багато схем, де це неправда.
У схемах постійного струму з лише резистивними компонентами, такими як 1 світлодіод, 1 ланцюг резистора, це правда. Але, якщо є реактивні компоненти, такі як індуктори та конденсатори або певні інші нелінійні елементи, то це часто НЕ відповідає дійсності.
Давайте зосередимось на тому, що тут важливо: характеристична крива світлодіода (який є діодом). Перегляньте це зображення з Вікіпедії. Як бачимо, для позитивних напруг на діоді його струм збільшується в експоненціальному вимірі. Уявіть, зараз ви підключаєте свій світлодіод до джерела живлення без резистора. Вам потрібно буде встановити точну напругу на діоді, щоб отримати точний струм, необхідний для освітлення світлодіода. Якщо з будь-якої причини ваш джерело живлення збільшується трохи вище напруги, яка вам потрібна, ток буде струм експоненціально вище, ніж раніше, що може (це призведе до пошкодження вашого діода). Отже, як може допомогти нам резистор у цій проблемі? ПІДСУМКА!Одне з найважливіших понять в електроніці! Повернемося до нашого прикладу та додамо послідовно резистор з діодом та джерелом живлення. Тепер, щоразу, коли ваш джерело живлення перевищує номінальну напругу, діод знову збільшить свій струм в експоненціальному вимірі, але, оскільки струм стає вище, напруга через резистор також буде вище, а значить, напруга на діоді зменшиться, компенсуючи джерело живлення підвищення напруги
Світлодіод - це діод, виготовлений з напівпровідникового матеріалу, який генерує фотони світла, коли струм протікає через матеріал. Чим більше струм через світлодіод, тим більше світла буде випромінювати світлодіод, тим він буде яскравішим. Однак є верхня межа - кількість струму, достатня для пошкодження світлодіода.
Світлодіод забезпечує низький опір струму, що протікає через нього. Більшість малого опору, який він надає, походить від енергії, втраченої від випромінюваного світла, і генерація фотонів настільки ефективна, що опір є досить незначним. Однак зі збільшенням струму, збільшуючи кількість світла, світлодіод в якийсь момент вийде з ладу, оскільки кількість струму, що проходить через світлодіод, спричиняє матеріальні збої. При достатньо великій кількості струму катастрофічне випаровування матеріалу може призвести до невеликого вибуху всередині світлодіодної зовнішньої оболонки. З нижчими рівнями струму, знайденими в цифрових схемах 3,3 В або 5 В, найімовірнішим результатом є те, що напівпровідниковий матеріал виходить з ладу і припиняється, а світлодіод більше не світиться.
Яким чином напруга ланцюга впливає на поточний малюнок світлодіода? Оскільки світлодіод - це тип діода, рівняння діода Шоклі описує струм, який діод дозволяє на різних рівнях напруги. З рівняння видно, що результати функції Шоклі для заданого діапазону напруги слідують експоненціальній кривій. Це означає, що невеликі зміни напруги можуть внести великі зміни в струм. Таким чином, використання світлодіода в простому ланцюзі, напруга якого вище, ніж напруга прямого напруги світлодіода, спричиняє, що світлодіод витягує дивовижніше струм, ніж рекомендований рівень, що призводить до відмови світлодіода.
Дивіться світлодіодну схему теми Вікіпедії , а також тему Вікіпедії для діодного рівняння Шоклі .
Отже, ідея полягає у розробці ланцюга світлодіодів, щоб обмежити кількість струму, що проходить через світлодіод. Ми хочемо збалансувати достатню кількість струму, щоб викликати бажаний рівень яскравості, не маючи стільки, що світлодіодний матеріал виходить з ладу. Найпоширеніший метод обмеження струму - додати резистор до ланцюга.
Світлодіод повинен мати інформаційний лист, який описує електричні характеристики світлодіоду та його допуски. Наприклад, дивіться цей опис моделі №: YSL-R531R3D-D2 .
Перші характеристики, які нас цікавлять, - це (1), який максимальний струм, який може витримати світлодіод, перш ніж можливий вихід з ладу матеріалу, призводить до відмови світлодіодів, і (2) який рекомендований діапазон струму. Ці та інші Максимальні оцінки для типового стандартного червоного світлодіода (різні світлодіоди матимуть різні значення) наведені в таблиці, як дублюється нижче.
У таблиці з інформаційного аркуша для цього стандартного червоного світлодіода ми бачимо, що максимальний струм - 20 мА, рекомендований діапазон - від 16 до 18 мА. Цей рекомендований діапазон - це струм, коли світлодіод повинен бути найяскравішим, не загрожуючи виходу з ладу матеріалу. Ми також бачимо, що номінальна розсіювана потужність становить 105 мВт. Ми хочемо переконатися, що в нашій схемі світлодіодної схеми ми знаходимося в межах цих рекомендованих діапазонів.
Дивлячись у наступну таблицю, ми знаходимо значення прямого напруги для світлодіода 2,2В. Значення напруги вперед - це перепад напруги, коли струм проходить через світлодіод у напрямку вперед, від анода до катода. Див. Що таке напруга "вперед" та "зворотний" при роботі з діодами? .
Якби ми використовували цей світлодіод в ланцюзі з напругою 2,2 В і струмом 20 мА, то світлодіод буде розсіювати 44 мВт, що знаходиться в межах нашої зони безпеки розсіювання потужності. Якщо струм зміниться від 20mA до 100mA, то розсіювання буде в 5 разів більше або 220mW, що значно перевищує номінальний розсіяний потужність 105mW для світлодіода, тому ми могли б очікувати, що світлодіод вийде з ладу. Дивіться Що відбувається з моїм світлодіодом, коли я подаю занадто багато струму? .
Щоб зменшити струм через світлодіод до рекомендованих рівнів, ми введемо в ланцюг резистор. Який значення резистора ми повинні використовувати?
Обчислимо значення резистора з допомогою Ома закон, V = I x R. Однак ми зробимо алгебраїчну трансформацію, оскільки хочемо вирішити для опору, а не напруги, тому замість цього використовуємо формулу R = V / I.
Значення для I, струму в амперах, досить очевидне, дозволяє просто використовувати рекомендований мінімум 16mA або .016A з світлодіодного аркуша даних у перетвореній формулі. Але яке значення ми повинні використовувати для вольт, V?
Нам потрібно використовувати падіння напруги резистора, який є внеском, який резистор вносить у загальний перепад напруги всього ланцюга. Отже, нам потрібно буде відняти внесок падіння напруги світлодіода від загальної напруги ланцюга, щоб визначити внесок падіння напруги, необхідний від резистора. Падіння напруги світлодіода - це значення напруги в прямому напрямку, падіння напруги в прямому напрямку від анода до катода, наведеного в таблиці вище.
Для стандартного проекту Raspberry Pi, що використовує шину 3,3 В як джерело живлення, розрахунок був би (3.3v - 2.2v) / .016A = 69 ohms (rounding 68.75 up)
То чому часто використовується резистор, наприклад, 200 Ом, коли розрахунки вказують 69 Ом?
Проста відповідь полягає в тому, що резистор на 200 Ом - це звичайний резистор, що входить у багато експериментальних наборів. Ми хочемо використовувати загальний резистор, якщо світло, що випромінюється світлодіодом, не помітно зменшиться.
Отже, якщо ми переходимо від резистора 69 Ом до резистора 200 Ом, яка зміна струму? Знову ми використовуємо закон Ома на цей раз для вирішення струму в ланцюзі, I = V / Rабо 3.3v / 200 ohms = .0165Aколи ми дивимось на світлодіодний аркуш, ми бачимо, що це значення знаходиться в рекомендованому діапазоні від 16 мА до 18 мА, тому світлодіод повинен бути достатньо яскравим.
Просто, світлодіоди мають низький опір, якщо підключити до батареї один струм, що протікає через неї, буде дуже високим (I = V / R), високий струм означає більшу розсіювану потужність при малому опорі світлодіода, що призводить до горіння діода (термічно), оскільки матеріал має дуже низьку постійну тепловіддачу.
Зауважимо, що розсіяна потужність = (I ^ 2 × R).