Dlaczego do diod LED potrzebny jest rezystor?

Szukając podstawowego zadania do zapoznania się z Raspberry Pi i jego pinami GPIO, zdecydowałem, że prowadzenie diody LED brzmi dość prosto.

Podczas badania, jak wykonać to zadanie, zauważyłem, że większość instrukcji wskazuje na umieszczenie rezystora między stykiem GPIO a diodą LED. Rozmiar rezystora zmienia się w zależności od instrukcji, ale zazwyczaj wynosi od 260 omów do 1 kilooma.

Jednak żadna z instrukcji nie wskazuje przyczyny tego, ani nie wskazuje, dlaczego wybrali (pozornie) arbitralny rozmiar rezystora.

Dlaczego rezystor jest nawet potrzebny i skąd wiedziałbyś, jakie to powinny być?

Powód jest wspólny dla wszystkich aplikacji LED, nie tylko Raspberry Pi (lub pinów GPIO).

Dioda LED może przepuścić tak dużo prądu, zanim sama się zniszczy (bardzo jasno!). Maksymalny prąd różni się w zależności od wielkości i koloru diody LED, ale dla średniej wielkości czerwonej diody LED zwykle można założyć, że wynosi 20 mA (sprawdź tę wartość, jeśli masz podaną specyfikację dla diody LED - a małe diody LED mogą obsłużyć tylko ułamek tego).

Standardowa czerwona dioda LED zwykle ma spadek napięcia około 1,7 V, więc wartość rezystora można wybrać tak, aby przekroczyła 20 mA przy (napięcie - 1,7). Zakładając, że napięcie wejściowe wynosi 5 V, oznacza to rezystor, który przejdzie 20 mA przy 3,3 V, co (przy użyciu prawa Ohma) daje nam absolutną minimalną rezystancję 165 omów.

Najgorsze, co może się zdarzyć przy użyciu większego rezystora, to to, że dioda LED będzie przyciemniona niż jego maksymalna jasność, a więc aby pomieścić mniejsze diody LED, które mogą przepuszczać tylko 10 mA, nierzadko stosuje się 330 omów i więcej.

Włożyłem rezystor 470 Ω do źródła zasilania 5 V dla średniej wielkości czerwonej diody LED, a jeśli dioda LED jest zbyt słaba, zmniejsz ją nieco.

Jeśli używasz miniaturowej czerwonej diody LED, wtedy 1K omów nie brzmi oburzająco, a dla bardziej egzotycznych kolorów (w szczególności niebieskiego, różowego i białego), będziesz musiał sam obliczyć wartość.

Przede wszystkim LED jest diodą półprzewodnikową. Relacja prąd - napięcie diody inn (ogólnie):

I = I (s) * [exp (eV / nkT) -1] (chociaż ta relacja nie jest do końca prawdziwa) \

A najbardziej godne uwagi jest to, że niewielka zmiana napięcia powoduje większą zmianę prądu. I to jest powód, dla którego warto zastosować rezystor z diodą szeregową.

Inną rzeczą jest to, że ogólnie punkt pracy diody LED jest mniejszy niż 5 woltów (około 3,3 V). Dlatego stosujemy rezystor o odpowiedniej wartości szeregowo z diodą LED.

Przejrzyj podstawy: Rezystory kompletacyjne do diod LED . I wpadniesz na pomysł, jak wybrać odpowiedni rezystor dla konkretnej diody LED.