ทำไมต้องมีตัวต้านทานสำหรับไฟ LED?

ในขณะที่กำลังมองหางานพื้นฐานเพื่อทำความคุ้นเคยกับ Raspberry Pi และหมุด GPIO ของมันฉันตัดสินใจว่าการขับขี่ LED ให้เสียงที่ฟังดูง่ายพอ

ในขณะที่ตรวจสอบว่าจะทำอย่างไรกับงานนี้ฉันได้สังเกตเห็นว่าคำแนะนำส่วนใหญ่ระบุให้วางตัวต้านทานระหว่าง GPIO pin และ LED ขนาดของตัวต้านทานจะแตกต่างกันไปตามคำแนะนำ แต่โดยทั่วไปจะอยู่ในช่วง 260 โอห์มถึง 1 กิโลกรัมต่อนาที

อย่างไรก็ตามไม่มีคำแนะนำใด ๆ ระบุเหตุผลสำหรับสิ่งนี้และไม่ได้ระบุว่าทำไมจึงเลือกขนาดตัวต้านทานตามอำเภอใจ

ทำไมจึงต้องมีตัวต้านทานและคุณจะรู้ได้อย่างไรว่าโอห์มควรเป็นอย่างไร

เหตุผลเป็นเรื่องธรรมดาสำหรับแอปพลิเคชั่น LED ทั้งหมดไม่ใช่แค่ Raspberry Pi (หรือพิน GPIO)

LED สามารถผ่านกระแสมากก่อนที่มันจะทำลายตัวเอง (สว่างมาก!) กระแสสูงสุดจะแตกต่างกันไปตามขนาดและสีของ LED แต่สำหรับ LED สีแดงขนาดกลางสามารถสันนิษฐานได้ว่าเป็น 20mA (ตรวจสอบค่านี้หากคุณมีแผ่นข้อมูลจำเพาะสำหรับ LED ที่มีประโยชน์ - และ LED ขนาดเล็กสามารถจัดการได้ เศษส่วนเล็ก ๆ ของสิ่งนี้)

LED สีแดงมาตรฐานมักจะมีแรงดันไฟฟ้าตกประมาณ 1.7v ดังนั้นค่าของตัวต้านทานสามารถเลือกให้ส่งผ่าน 20mA ที่ (แรงดัน - 1.7) สมมติว่าอินพุทของ 5v หมายความว่าตัวต้านทานที่จะผ่าน 20mA ที่ 3.3v ซึ่ง (โดยใช้กฎของโอห์ม) ทำให้เรามีความต้านทานขั้นต่ำที่ 165 โอห์ม

สิ่งที่แย่ที่สุดที่สามารถเกิดขึ้นได้โดยใช้ตัวต้านทานที่ใหญ่กว่าคือ LED จะหรี่กว่าความสว่างสูงสุดดังนั้นเพื่อรองรับ LED ขนาดเล็กที่สามารถผ่าน 10mA เท่านั้นไม่ใช่เรื่องแปลกที่จะใช้ 330 โอห์มขึ้นไป

ฉันจะใส่ตัวต้านทาน 470 โอห์มสำหรับแหล่งจ่ายไฟ 5v สำหรับ LED สีแดงขนาดกลางและถ้า LED สลัวเกินไปก็ลดลงเล็กน้อย

หากใช้ LED สีแดงขนาดเล็กดังนั้น 1K โอห์มจะไม่ส่งเสียงรบกวนและสำหรับสีที่แปลกใหม่ (โดยเฉพาะสีน้ำเงินสีชมพูและสีขาว) คุณจะต้องคำนวณค่าด้วยตัวคุณเอง

ก่อนอื่น LED เป็นไดโอดเซมิคอนดักเตอร์ กระแส - แรงดันอินน์ไดโอดความสัมพันธ์ (โดยทั่วไป):

I = I (s) * [exp (eV / nkT) -1] (แม้ว่าความสัมพันธ์นี้จะไม่เหมือนจริง) \

และสิ่งที่น่าสังเกตมากที่สุดก็คือการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าเพียงเล็กน้อยจะก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในกระแสไฟฟ้ามากขึ้น และนี่คือเหตุผลในการขับขี่ที่ใช้ตัวต้านทานกับ LED ในซีรีย์

อีกสิ่งหนึ่งคือโดยทั่วไปจุดทำงานของ LED จะน้อยกว่า 5 โวลต์ (ประมาณ 3.3 โวลต์) นั่นคือเหตุผลที่เราใช้ตัวต้านทานของค่าที่เหมาะสมในอนุกรมกับ LED

ผ่านข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับ: หยิบตัวต้านทานสำหรับไฟ LED และคุณจะได้รับแนวคิดในการเลือกตัวต้านทานที่เหมาะสมสำหรับ LED ที่เฉพาะเจาะจง