Tại sao đèn LED nên được kết nối thông qua một điện trở

Dải đèn LED có điện trở, PCB (trong đó đèn LED đóng vai trò là đèn báo) có điện trở, thậm chí cả bóng đèn LED — và đó là điện trở. Vấn đề là gì? Tại sao một đèn LED thường được kết nối thông qua một điện trở? Điện trở cho đèn LED là gì?

Trên thực tế, mọi thứ rất đơn giản: Một đèn LED cần rất ít điện áp DC để hoạt động và nếu bạn áp dụng nhiều hơn, đèn LED sẽ bị cháy. Ngay cả khi bạn áp dụng nhiều hơn một chút, nhiều hơn 0,2 volt so với danh nghĩa, nguồn LED sẽ bắt đầu giảm nhanh chóng và rất nhanh chóng, tuổi thọ của nguồn sáng bán dẫn này sẽ kết thúc bằng nước mắt.

Ví dụ: đèn LED màu đỏ cần chính xác 2,0 vôn để hoạt động bình thường, trong khi mức tiêu thụ hiện tại của nó là 20 milliamp. Và nếu bạn áp dụng 2,2 volt, sẽ xảy ra hiện tượng đứt mối nối p-n.

Đối với các nhà sản xuất đèn LED khác nhau, tùy thuộc vào chất bán dẫn được sử dụng và công nghệ đèn LED, điện áp hoạt động có thể khác một chút theo hướng này hay hướng khác. Tuy nhiên, hãy xem đặc tính điện áp hiện tại của đèn LED SMD màu đỏ từ một nhà sản xuất nổi tiếng, ví dụ:

Ở đây bạn có thể thấy rằng đã ở mức 1,9 volt, đèn LED bắt đầu phát sáng mờ và khi chính xác 2 volt được áp dụng cho các đầu ra của nó, ánh sáng sẽ trở nên khá sáng, đây là chế độ danh nghĩa của nó. Nếu bây giờ chúng ta tăng điện áp lên 2,1 volt, đèn LED sẽ bắt đầu quá nóng và nhanh chóng mất nguồn. Và khi áp dụng hơn 2,1 volt, đèn LED sẽ cháy.

Bây giờ chúng ta hãy nhớ Định luật Ôm cho một đoạn mạch: cường độ dòng điện trong đoạn mạch đó tỉ lệ thuận với hiệu điện thế ở hai đầu đoạn mạch này và tỉ lệ nghịch với điện trở của nó:

Do đó, nếu chúng ta có dòng điện qua đèn LED bằng 20 mA với điện áp trên các cực của nó là 2,0 V, thì đèn LED nào có điện trở hoạt động, dựa trên định luật này? Đúng: 2,0 / 0,020 = 100 ôm. Đèn LED trong điều kiện làm việc có đặc điểm tương đương với điện trở 100 ohm với công suất 2 * 0,020 = 40 mW.

Nhưng nếu chỉ có 5 volt hoặc 12 volt trên tàu thì sao? Làm thế nào để cấp nguồn cho đèn LED với điện áp cao như vậy để nó không bị cháy? Đây là các nhà phát triển ở khắp mọi nơi và quyết định rằng sử dụng bổ sung là thuận tiện nhất điện trở.

Tại sao một điện trở? Bởi vì đó là cách có lợi nhất, kinh tế nhất, rẻ nhất về tài nguyên và công suất tiêu thụ, cách giải quyết vấn đề hạn chế dòng điện qua đèn LED.

Vì vậy, nếu có sẵn 5 vôn và bạn cần lấy 2 vôn trên một «điện trở» 100 ohm, thì bạn cần chia 5 vôn đó giữa điện trở phát sáng 100 ohm hữu ích của chúng ta (là đèn LED này) và một điện trở khác, giá trị danh nghĩa , trong đó bây giờ cần được tính toán dựa trên những gì có sẵn:

Trong mạch này, dòng điện không đổi, không thay đổi, tất cả các phần tử đều tuyến tính ở trạng thái ổn định, do đó dòng điện trong toàn mạch sẽ có cùng giá trị, trong ví dụ của chúng tôi là 20 mA - đây là thứ mà đèn LED cần. Do đó, chúng ta sẽ chọn một điện trở R1 có giá trị sao cho dòng điện chạy qua nó cũng là 20 mA và điện áp trên nó chỉ có 3 vôn, phải đặt ở đâu đó.

Vậy: theo định luật Ôm I = U/R, do đó R = U/I = 3/0,02 = 150 Ôm. Còn sức mạnh thì sao? P = U2/ R = 9/150 = 60 mW. Điện trở 0,125W là ổn nên không quá nóng. Bây giờ mọi người đã rõ điện trở của đèn LED là gì.

Xem thêm: Thông số kỹ thuật LED