Na początek należy zaznaczyć, że przy podłączaniu diody LED do układu konieczne jest zastosowanie rezystora, gdyż bez niego dioda ulegnie uszkodzeniu, na skutek pobrania zbyt dużego prądu.
Parametrem określającym maksymalny prąd, jaki może przepłynąć przez diodę, bez ryzyka jej uszkodzenia jest prąd przewodzenia. Jest on zależny od materiału, z jakiego wykonano daną diodę(dla diody prostowniczej jest to krzem, a dla diod LED materiał półprzewodnikowych zależny jest od koloru, jakim dana dioda świeci)
Napięcie przewodzenia to minimalne napięcie, przy jakim dana dioda LED zaczyna świecić, co jest spowodowane przepływem prądu.
Informacje, o maksymalnym prądzie przewodzenia charakteryzującym daną diodę znajdziemy w notach katalogowych, lecz jest to trudne, w szczególności kiedy nie znamy pochodzenia naszej diody, bo na diodzie LED nie ma żadnych oznaczeń producenta.
Typowo, dla diod LED wartość maksymalnego prądu przewodzenia znajduje się w przedziale 20-30 mA, lecz większość tradycyjnych diod LED(z soczewką) świeci dobrze przy prądzie wynoszącym mniej niż 10mA, najczęściej 2-3 mA.
Napięcie odkładające się na diodzie zależne jest od koloru światła, jakim świeci dioda, a zatem również od materiału, z jakiego została ona wykonana.
Przechodzimy teraz do tego, jak dobrać rezystor do diody. Nie jest to trudne, jeśli znamy podstawowe prawa dotyczące obwodów elektrycznych. II prawo Kirchhoffa mówi, że suma spadków napięć na poszczególnych elementach układu jest równa napięciu zasilania tego układu. Zgodnie z tym prawem suma spadków napięć na diodzie i rezystorze musi być równa napięciu zasilającemu.
Uzas= Udiody+ UR
Po przekształceniu wzoru, napięcie odkładające się na rezystorze jest równe różnicy napięcia zasilającego i napięcia odkładającego się na diodzie
UR= Uzas- Udiody
Znając napięcie, jakie odkłada się na rezystorze, możemy określić, jaki rezystor dobrać, aby dioda nie uległa uszkodzeniu.
Zgodnie ze wzorem, rezystancja jest to iloraz napięcia odkładającego się na rezystorze i prądu płynącego w układzie. Po podstawieniu do wzoru napięcia i prądu, rezystancję, której potrzebujemy możemy wyliczyć ze wzoru.
R=U/I
Przykład
Mamy do dyspozycji, żółtą diodę LED, która nie ma na sobie żadnych oznaczeń.
Napięcie przewodzenia odczytujemy z tabeli, rozsądnie będzie to 2,1 V. Prąd płynący w układzie ustalamy na 8 mA. Napięcie zasilania to 12V
Zgodnie ze wzorem rezystor powinien mieć wartość:
R=(12-2,1)/0,008= 1237,5 Ohm
W sklepach nie znajdziemy rezystora o takiej rezystancji, więc musimy zastosować inny rezystor o rezystancji zbliżonej do wyliczonej. My zastosowaliśmy rezystor o wartości 1,2 kOhm. Nie będzie to miało zbyt dużego wpływu na prąd płynący w układzie, gdyż zmieni się on o tak małą wartość, że nie należy się tym przejmować. Można sprawdzić, jaka będzie to różnica, przekształcając wzór na rezystancję. Wtedy :
I=U/R, a więc
I=(12-2,1)/1237,5=8mA
I=(12-2,1)/1200= 8,25mA
Napięcie przewodzenia diody, jest uśrednioną wartością, odczytanych napięć z tabelki. Możemy sprawdzić, jak zmieni się prąd płynący w układzie, jeśli podstawimy skrajne wartości z tabelki. Zakładamy oczywiście, że nasze źródło zasilania ma idealnie 12V, a nasz rezystor idealnie 1,2kOhm.
Prąd maksymalny=(12-2)/1200=8,33mA
Prąd minimalny=(12-2,3)/1200=8,083mA
Jak widać maksymalna różnica pomiędzy wartościami prądu to około 0,25mA, a więc w przybliżeniu tylko 3%.
Nie tylko prąd płynący w układzie jest ważny, warto zwrócić także uwagę na napięcie zasilania, gdyż kiedy jest ono zbyt niskie, wahania napięcia spowodują drastyczną zmianę przepływającego prądu.
Przykład
Zamiast napięcia zasilania wynoszącego 12V , zastosujemy napięcie 3V. Przy zmianie napięcia zasilania musimy zastosować inny rezystor, więc należy obliczyć jego rezystancję. Przyjmujemy napięcie przewodzenia na poziomie 2,1V
R=(3-2,1)/0,008=128,57 Ohm, a więc w przybliżeniu 130Ohm
Sprawdźmy, co się stanie z prądem, jeśli podstawimy skrajne wartości napięć przewodzenia, odczytane z tabeli.
Prąd maksymalny = (3-2,0)/130=7,7mA
Prąd minimalny = (3-2,3)/130=5,4mA
W przypadku zmniejszenia napięcia zasilania z 12V do 3V, różnica pomiędzy wartościami może wynieść maksymalnie 1,6mA, co jest już 22% różnicą.
Mniejsze napięcie, które odkładało się na rezystorze, spowodowało to, że niewielkie różnice w napięciu, spowodowały gwałtowną zmianę prądu płynącego w układzie.
Należy dodać, że należy dążyć do tego, aby na rezystorze odkładało się jak najwyższe napięcie, co spowoduje lepszą stabilizację prądu przewodzenia diody. Należy jednak wybrać złoty środek, gdyż im większe napięcie odkłada się na rezystorze, tym większa jest moc pobierana ze źródła zasilania.
Inne artykuły dotyczące diod znajdziecie pod tym linkiem
https://mechatronikadlawszystk...
Bibliografia
http://zarowkiledowe.com/blog/...
Autor:
Marek Beer
