Dobieranie rezystora do diody LED

Diody LED są niezastąpione w nowoczesnej elektronice dzięki swojej trwałości, energooszczędności i wszechstronnemu zastosowaniu. Aby jednak w pełni wykorzystać ich potencjał i zapewnić bezawaryjną pracę, konieczne jest prawidłowe dobranie rezystora, który zabezpieczy diodę przed przepięciami i nadmiernym prądem. W tym artykule dowiesz się, jak obliczyć odpowiednią wartość rezystora, poznasz zasady działania diody LED oraz otrzymasz praktyczne wskazówki dotyczące jej podłączania w układach elektrycznych.

Dlaczego warto stosować diody LED?

Diody LED, początkowo używane głównie jako wskaźniki w urządzeniach RTV, AGD, czy systemach przemysłowych, zyskały popularność dzięki swoim zaletom, takim jak kompaktowe rozmiary, trwałość oraz niski pobór energii. To właśnie te cechy sprawiły, że zaczęły wypierać tradycyjne żarówki w wielu zastosowaniach.

Dioda LED (ang. Light Emitting Diode) to półprzewodnikowy element elektroniczny, który przekształca energię elektryczną w światło. Zbudowana jest na bazie złącza p-n, które po odpowiedniej polaryzacji emituje promieniowanie elektromagnetyczne w zakresie od podczerwieni po ultrafiolet. Dzięki temu diody LED mogą emitować światło o różnorodnych kolorach.

Jak działa dioda LED?

Podstawowym elementem diody LED jest kryształ półprzewodnikowy, który przewodzi prąd tylko w jednym kierunku. Po podłączeniu napięcia dodatniego do anody i ujemnego do katody, prąd płynie przez złącze p-n. Proces rekombinacji elektronów i dziur w półprzewodniku powoduje emisję światła.

Dodatkowo diody LED wykorzystują zjawisko luminescencji, które polega na generowaniu światła pod wpływem nietermicznych czynników. Kolor światła zależy od materiału półprzewodnikowego oraz konstrukcji diody.

Jak obliczyć rezystor dla diody LED?

Podłączenie diody LED do układu bez rezystora grozi jej uszkodzeniem. Rezystor ogranicza prąd płynący przez diodę, chroniąc ją przed przepięciami.

Ważnymi parametrami, które należy uwzględnić, są:

• prąd przewodzenia diody - maksymalny prąd, jaki dioda może wytrzymać bez uszkodzenia,
• napięcie przewodzenia - minimalne napięcie, które powoduje świecenie diody.

Wzór na wartość rezystora

Aby dobrać odpowiedni rezystor do diody LED, należy zastosować II prawo Kirchhoffa:

U_zas = U_diody + U_R
U_R = U_zas - U_diody
R = U_R / I

gdzie:

• U_zas - napięcie zasilania,
• U_diody - napięcie przewodzenia diody,
• U_R - napięcie odkładające się na rezystorze,
• I - prąd płynący w układzie.

Przykład obliczenia

Załóżmy, że mamy żółtą diodę LED z napięciem przewodzenia 2,1 V i chcemy, aby prąd płynący w układzie wynosił 8 mA. Przy napięciu zasilania 12 V obliczamy wartość rezystora:

R = (12 V - 2,1 V) / 0,008 A = 1237,5 Ω

W praktyce wybieramy najbliższy dostępny rezystor, np. 1,2 kΩ. Wpływ tej zmiany na prąd jest minimalny i można go obliczyć, przekształcając wzór:

I = (12 V - 2,1 V) / 1200 Ω = 8,25 mA

Wahania prądu w takim przypadku są znikome i nie mają znaczącego wpływu na działanie diody.

Zasady przy doborze rezystora

• Upewnij się, że na rezystorze odkłada się wystarczająco wysokie napięcie, aby zapewnić stabilizację prądu.
• Zbyt niskie napięcie zasilania może prowadzić do niestabilnej pracy diody LED.
• Warto stosować rezystory o mocy odpowiedniej do prądu płynącego w układzie, aby uniknąć przegrzewania się komponentów.

Jak podłączyć diodę LED z rezystorem?

Podłączanie diody LED do układu elektrycznego wymaga zastosowania odpowiedniego rezystora, który ograniczy prąd płynący przez diodę i zabezpieczy ją przed uszkodzeniem. Aby dioda LED świeciła prawidłowo, należy uwzględnić kilka czynników:

1. znajomość parametrów diody - przed rozpoczęciem podłączania należy znać napięcie przewodzenia oraz prąd przewodzenia diody. Te wartości są często zależne od koloru i rodzaju diody;
2. dobór rezystora szeregowego - rezystor szeregowy obniża napięcie zasilania do wartości odpowiedniej dla diody i ogranicza przepływ prądu w układzie;
3. podłączenie zgodne z polaryzacją - dioda LED działa poprawnie tylko w jednym kierunku. Anoda (dłuższa nóżka) powinna być podłączona do bieguna dodatniego, a katoda do ujemnego;
4. testowanie układu - po podłączeniu należy sprawdzić, czy dioda świeci poprawnie, a przepływ prądu nie przekracza wartości dopuszczalnych.

Dla bardziej złożonych układów, takich jak podłączenie większej ilości diod LED, warto zastosować osobny rezystor dla każdej diody lub obliczyć wspólną wartość rezystora, biorąc pod uwagę całkowity prąd płynący w układzie.

Przy planowaniu układu zasilania diod LED należy również uwzględnić zmiany napięcia zasilania, aby uniknąć niestabilnej pracy układu. W takich sytuacjach pomocne mogą być kalkulatory do obliczania rezystancji, które precyzyjnie wyznaczą wartość rezystora ograniczającego prąd.

Jeśli szukasz niezawodnych komponentów elektronicznych, polecamy stronę: https://interelcom.com/pl/produkty/diody-led.