¿Por qué se debe conectar el LED a través de una resistencia?

La tira de LED tiene resistencias, los PCB (donde los LED sirven como indicadores) tienen resistencias, incluso bombillas LED, y eso es resistencias. ¿Cuál es el problema? ¿Por qué un LED generalmente se conecta a través de una resistencia? ¿Qué es una resistencia para un LED?

De hecho, todo es muy simple: Un LED necesita muy poco voltaje de CC para funcionar y si aplica más, el LED se quemará. Incluso si aplica un poco más, 0,2 voltios más que el nominal, el recurso LED ya comenzará a disminuir rápidamente, y muy pronto la vida útil de esta fuente de luz semiconductora terminará con lágrimas.

Por ejemplo, un LED rojo necesita exactamente 2,0 voltios para su funcionamiento normal, mientras que su consumo de corriente es de 20 miliamperios. Y si aplica 2,2 voltios, habrá una ruptura de la unión p-n.

Para diferentes fabricantes de LED, según los semiconductores utilizados y la tecnología LED, el voltaje de funcionamiento puede diferir ligeramente en una dirección u otra. Sin embargo, mire la característica de voltaje de corriente de un LED SMD rojo de un fabricante conocido, por ejemplo:

Aquí puede ver que ya a 1,9 voltios, el LED comienza a brillar tenuemente, y cuando se aplican exactamente 2 voltios a sus salidas, el brillo resultará bastante brillante, este es su modo nominal. Si ahora aumentamos el voltaje a 2,1 voltios, el LED comenzará a sobrecalentarse y perderá rápidamente su recurso. Y cuando se aplican más de 2,1 voltios, el LED se quemará.

Ahora recordemos Ley de Ohm para una sección de un circuito: la corriente en la sección del circuito es directamente proporcional a la tensión en los extremos de esta sección e inversamente proporcional a su resistencia:

Por lo tanto, si tenemos una corriente a través del LED igual a 20 mA con un voltaje entre sus terminales de 2,0 V, entonces, ¿qué LED tiene una resistencia en acción, según esta ley? Correcto: 2,0 / 0,020 = 100 ohmios. El LED en condiciones de funcionamiento es equivalente en sus características a una resistencia de 100 ohmios con una potencia de 2 * 0,020 = 40 mW.

Pero, ¿y si solo hay 5 voltios o 12 voltios a bordo? ¿Cómo alimentar un LED con un voltaje tan alto para que no se queme? Aquí están los desarrolladores en todas partes y decidieron que es más conveniente usarlo adicionalmente resistor.

¿Por qué una resistencia? Porque es la más rentable, la más económica, la más barata en cuanto a recursos y disipación de potencia, la forma de solucionar el problema de limitar la corriente a través del LED.

Entonces, si hay 5 voltios disponibles y necesita obtener 2 voltios a través de una «resistencia» de 100 ohmios, entonces debe dividir esos 5 voltios entre nuestra útil resistencia de brillo de 100 ohmios (que es este LED) y otra resistencia, el valor nominal , de los cuales ahora debe calcularse en función de lo que está disponible:

En este circuito, la corriente es constante, no variable, todos los elementos son lineales en estado estable, por lo tanto, la corriente en todo el circuito tendrá el mismo valor, en nuestro ejemplo, 20 mA: esto es lo que necesita el LED. Por lo tanto, elegiremos una resistencia R1 con un valor tal que la corriente a través de ella también sea de 20 mA, y el voltaje en ella sea de solo 3 voltios, que debe colocarse en alguna parte.

Entonces: según la ley de Ohm I = U / R, por lo tanto R = U / I = 3 / 0.02 = 150 Ohms. ¿Y qué hay de la fuerza? P = U2/ R = 9/150 = 60 mW. Una resistencia de 0,125 W está bien para que no se caliente demasiado. Ahora está claro para todos cuál es la resistencia para el LED.

Ver también: Especificaciones LED