왜 우리는 led에 저항이 필요합니까
답변:
LED는 빨간색 LED의 경우 2.2V와 같이 상당히 일정한 전압을 가지며 전류와 함께 약간만 상승합니다. 직렬 저항없이이 LED에 3V를 공급하면 LED는이 3V에 대한 전압 / 전류 조합을 설정하려고 시도합니다. 이런 종류의 전압에는 전류가 없으며 이론적으로는 10 초, 아마도 100 수 암페어가되어 LED를 파괴합니다. 전원 공급 장치가 충분한 전류를 공급할 수있는 경우에 정확히 발생합니다.
솔루션은 직렬 저항입니다. LED에 20mA가 필요한 경우 예제에서 빨간색 LED를 계산할 수 있습니다
2.2V를 직접 공급해도 효과가 있다고 생각할 수도 있지만 사실이 아닙니다. LED 또는 공급 전압의 최소 차이로 인해 LED가 매우 희미하거나 매우 밝거나 파손될 수 있습니다. 직렬 저항은 저항의 전압 강하가 충분히 클 경우 약간의 전압 차이만으로도 LED 전류에 작은 영향을 줄 수 있습니다.
요점은 LED는 어쨌든 다이오드이며 다이오드는 내부 저항이 매우 작습니다 (물론 "앞으로"방향). 따라서 직렬로 다른 것이 없다면 전체 저항은 매우 낮고 전류는 거의 제한되지 않으며이 제한적인 전류는 거의 제한되지 않습니다 LED를 손상시키고 전원을 공급하는 회로에 과부하를 줄 수 있습니다.
그렇습니다. 요소가 직렬로 연결된 경우 회로의 각 지점에서 전류가 동일하다는 것이 완전히 옳습니다.하지만 저항을 추가하면 직렬의 전체 저항이 증가하고 전류가 감소합니다.
항상 복잡한 답변 ;-). 이런 식으로보세요. 배터리 단자를 가로 질러 배선을하면 어떻게됩니까? 완벽한 세계에서 당신은 와이어를 녹이는 무한한 전류를 얻습니다. 우리는 이것을 짧은 curcuit이라고 부릅니다. 다이오드는 순방향 저항을 최소화하도록 설계 되었기 때문에 단락과 동일한 효과를 얻습니다. 전류를 저항하여 무한대에서 제한하기 위해 저항을 넣으십시오.
상상 해봐
속도가 전류 흐름에 비례하는 수력 모터가 있습니다.
모터 자체는 전류 흐름에 대한 저항이 거의 없었습니다. 펌프 외부의 전류 흐름을 제어해야했습니다.
10 미터 파이프를 통해 모터에 10 리터 파이프를 펌핑 한 다음 모터를 통해 다른 10 미터 파이프를 통해 펌프의 흡입면으로 펌핑 할 수있는 펌프가 있습니다. (유량은 펌프의 압력 및 파이프 라인 저항과 관련이있었습니다. 즉 양의 변위 펌프가 아닙니다.
펌프가 작동했을 때 모터가 너무 빠르게 작동하고 유량을 약 1 리터 / 초로 제한해야한다는 것을 알았습니다.
요구 사항을 달성하기 위해 회로에 감압 밸브를 배치하여 대부분의 압력을 낮추고 유량을 제한 할 수 있습니다. 밸브는 주어진 유량에서 조절 가능한만큼 일정량의 압력을 떨어 뜨 렸습니다. (이것은 몇 개의 rel water valve가 작동하는지에 관한 것입니다).
밸브를 어디에나 배치 할 수 있으며 원하는 결과를 얻을 수 있습니다. 펌프 흡입구 또는 배출구 또는 모터 배출구 또는 흡입구 또는 파이프의 어느 곳에 나있을 수 있습니다.
이것은 LED 질문과 매우 유사합니다. 리미터가 없으면 전류가 너무 높아서 전류를 제한해야합니다. 리미터는 회로의 어느 곳에 나 위치 할 수 있습니다.
배터리-저항 LED 회로
LED는 선택된 전류에서 특정 전압 강하를 갖습니다.
구체적으로 말하면 20mA에서 LED가 정확히 3.00V를 떨어 뜨린다 고 말할 수 있습니다. 이것은 일부 최신 LED의 전형입니다.
LED를 20mA에서 작동 시키려면 LED가 3V 이하로 떨어지지 않도록해야합니다.
우리가 LED를 동작시키기 위해 9V 전원을 사용하고자한다면 어떻게 든 N = MUST "제거"9-3 = 6B.
저항기가이 작업을 수행합니다.
20mA에서 6V를 떨어 뜨리기 위해 필요한 저항은 R = V / I = 6 / 0.02 = 300ohm입니다.
이 예에서는 9V 배터리 + 저항 + LED가 20mA에서 작동합니다. 저항은 LED 전후에 배치 할 수 있습니다. 어느 위치에서나 전류가 흐릅니다.
이 질문과 관련이 없지만 귀하의 진술이
- "우리는 시리즈 ciircuit, 전류는 모든 지점에서 일정하다는 것을 알고 있습니다."
부정확하다.
이것이 사실 인 많은 회로가 있지만 사실이 아닌 많은 회로가 있습니다.
이 1 LED, 1 저항 회로와 같은 저항성 구성 요소 만있는 DC 회로에서는 사실입니다. 그러나 인덕터 및 커패시터와 같은 반응성 구성 요소가 있거나 특정 비선형 요소가있는 경우 종종 그렇지 않습니다.
여기서 중요한 점에 초점을 맞추자 : LED (다이오드) 특성 곡선. 위키 백과 에서이 이미지를 보십시오 . 보다시피, 다이오드 양의 전압의 경우 전류가 기하 급수적으로 증가합니다. 이제 저항없이 LED를 전원 공급 장치에 연결한다고 상상해보십시오. LED를 켜는 데 필요한 정확한 전류를 얻으려면 다이오드 전체에 정확한 전압을 설정해야합니다. 어떤 이유로 든 전원 공급 장치가 필요한 전압보다 약간 높아지면 전류가 기하 급수적으로 높아져 다이오드가 손상 될 수 있습니다! 그렇다면 저항기가이 문제에 어떻게 도움이 될 수 있습니까?피드백! 전자 제품에서 가장 중요한 개념 중 하나! 예제로 돌아가서 다이오드 및 전원 공급 장치와 직렬로 저항을 추가합시다. 이제 전원 공급 장치가 공칭 전압을 초과 할 때마다 다이오드는 전류를 기하 급수적으로 다시 증가 시키지만, 전류가 높아짐에 따라 저항 양단의 전압도 높아져 다이오드 양단의 전압이 감소하여 전원 공급 장치를 보상합니다 전압 증가.
LED는 전류가 재료를 통해 흐를 때 광자의 광을 생성하는 반도체 재료로 만들어진 다이오드입니다. LED를 통한 전류가 많을수록 LED가 더 많은 빛을 방출할수록 더 밝아집니다. 그러나 LED를 손상시키기에 충분한 전류량 인 상한이 있습니다.
LED는 흐르는 전류에 거의 저항이 없습니다. 그것이 제공하는 작은 저항의 대부분은 방출 된 빛에서 손실 된 에너지에서 비롯되며 광자 생성은 매우 효율적이므로 저항은 무시할 수 있습니다. 그러나 전류가 증가하고 빛의 양이 증가하면 LED를 통과하는 전류의 양이 재료 고장을 유발하기 때문에 어느 시점에서 LED가 고장납니다. 충분히 많은 양의 전류로 치명적인 재료 기화로 인해 LED 외부 엔벨로프 내에서 약간의 폭발이 발생할 수 있습니다. 3.3v 또는 5v 디지털 회로에서 낮은 전류 레벨로 인해 반도체 재료가 고장 나고 작동이 중지되고 LED가 더 이상 빛나지 않을 가능성이 높습니다.
회로 전압은 LED의 전류 소모에 어떤 영향을 줍니까? LED는 일종의 다이오드이므로 Shockley 다이오드 방정식은 다이오드가 다양한 수준의 전압에서 허용하는 전류를 나타냅니다. 이 방정식은 주어진 전압 범위에 대한 Shockley 함수의 결과가 지수 곡선을 따른다는 것을 보여줍니다. 이는 전압의 작은 변화가 전류를 크게 변화시킬 수 있음을 의미합니다. 따라서 전압이 LED의 순방향 전압보다 높은 간단한 회로에서 LED를 사용하면 LED가 권장 수준보다 놀라 울 정도로 더 많은 전류를 소비하여 LED 고장이 발생할 위험이 있습니다.
참조 위키 백과 항목 LED 회로 뿐만 아니라 위키 백과 주제 쇼클리 다이오드 방정식을 .
아이디어는 LED를 통해 흐르는 전류의 양을 제한하기 위해 LED 회로를 설계하는 것입니다. 우리는 LED 재료가 고장 나지 않도록 원하는 밝기 수준을 유발할 수있는 충분한 전류의 균형을 유지하려고합니다. 전류를 제한하는 가장 일반적인 방법은 회로에 저항을 추가하는 것입니다.
LED에는 LED의 전기적 특성과 공차를 설명하는 데이터 시트가 있어야합니다. 예를 들어이 데이터 시트 모델 번호 : YSL-R531R3D-D2 를 참조하십시오 .
우리가 관심을 갖는 첫 번째 특성은 (1) 재료 고장이 발생하기 전에 LED가 유지할 수있는 최대 전류가 얼마이며 LED 고장이 발생하는 것입니다. 일반적인 표준 빨간색 LED (다른 LED의 값이 다름)에 대한 이들 및 기타 최대 정격은 아래 중복 된 표에 있습니다.
이 표준 적색 LED에 대한 데이터 시트의 표에서 최대 전류는 20mA이며 권장 범위는 16mA ~ 18mA입니다. 이 권장 범위는 LED의 전류가 가장 밝고 재료 고장의 위험이없는 전류입니다. 또한 정격 전력 소비는 105mW입니다. 우리는 LED 회로 설계에서 이러한 권장 범위를 유지하고 싶습니다.
다음 표에서 2.2V LED의 순방향 전압 값을 찾습니다. 순방향 전압 값은 전류가 양극에서 음극으로 순방향으로 LED를 통해 흐를 때의 전압 강하입니다. 다이오드로 작업 할 때 "정방향"및 "역방향"전압이란 무엇입니까?를 참조하십시오 . .
2.2v, 전류 20mA의 회로에서이 LED를 사용하는 경우 LED는 44mW의 전력 손실 안전 영역 내에 잘 분산됩니다. 전류가 20mA에서 100mA로 변하면 소비 전력은 5 배나 220mW로, 이는 LED의 정격 105mW 전력 손실보다 훨씬 높으므로 LED가 고장날 수 있습니다. 너무 많은 전류를 공급하면 LED는 어떻게됩니까?를 참조하십시오 . .
LED를 통한 전류를 권장 수준으로 낮추기 위해 회로에 저항을 도입합니다. 어떤 값의 저항을 사용해야합니까?
Ohms Law를 사용하여 저항 값을 계산합니다 V = I x R. 그러나 우리는 전압 대신 저항을 풀기 위해 대수 변환을 할 것이므로 대신 수식을 사용합니다 R = V / I.
전류 (암페어 단위)의 I 값은 매우 분명하며 변환 된 공식의 LED 데이터 시트에서 권장되는 최소 16mA 또는 .016A를 사용할 수 있습니다. 그러나 볼트 V에 어떤 가치를 사용해야합니까?
저항이 전체 회로의 총 전압 강하에 기여하는 저항의 전압 강하를 사용해야합니다. 따라서 전체 회로 전압에서 LED의 전압 강하 기여를 빼서 저항기에서 필요한 전압 강하 기여를 결정해야합니다. LED의 전압 강하는 순방향 전압 값이며, 위 표에서 양극에서 음극으로 순방향으로 전압 강하됩니다.
3.3v 레일을 전원으로 사용하는 표준 Raspberry Pi 프로젝트의 경우 계산은 다음과 같습니다. (3.3v - 2.2v) / .016A = 69 ohms (rounding 68.75 up)
그렇다면 계산에서 69 옴을 나타낼 때 200 옴과 같은 저항 값이 일반적으로 사용되는 이유는 무엇입니까?
쉬운 대답은 200ohm 저항이 많은 실험 키트에 포함 된 공통 저항이라는 것입니다. LED에서 방출되는 빛이 눈에 띄게 감소하지 않으면 공통 저항을 사용하고 싶습니다.
따라서 69ohm 저항에서 200ohm 저항으로 변경하면 전류의 변화는 무엇입니까? 이번에도 옴의 법칙을 사용하여 회로의 전류를 해결 I = V / R하거나 3.3v / 200 ohms = .0165ALED 데이터 시트를 볼 때이 값이 권장 범위 인 16mA ~ 18mA이므로 LED가 충분히 밝아 야합니다.
간단히, led는 낮은 저항을 가지고 있으며, battary에 연결되어 있다면 전류가 매우 높아질 것입니다 (I = V / R), 높은 전류는 작은 led 저항에서 더 많은 소비 전력을 의미하므로 다이오드를 태울 수 있습니다 (열적으로), 재료는 열 전달 계수가 매우 낮기 때문입니다.
소비 전력 = (I ^ 2 × R)입니다.