Tại sao một điện trở cần phải ở cực dương của đèn LED?

96

Xin hãy tử tế, tôi là một nub điện tử. Điều này có liên quan đến việc có được một đèn LED để phát ra các photon.

Từ những gì tôi đọc (Bắt đầu trong Điện tử - Forrest Mims III và Make: Electronics) các dòng điện tử chuyển từ phía tiêu cực hơn sang phía tích cực hơn.

Trong một thí nghiệm ví dụ (liên quan đến một tế bào khô sơ cấp, công tắc SPDT, điện trở và đèn LED), nó nói rằng điện trở PHẢI được kết nối với cực dương của đèn LED. Trong tâm trí của tôi, nếu các electron chuyển từ âm sang dương, thì dòng electron sẽ chạy qua đèn LED trước điện trở; từ đó làm cho điện trở trở nên vô nghĩa?

— Cơ quan
nguồn

15

Mặc dù các electron chuyển từ âm sang dương, nhưng tốt hơn hết là chỉ nên chơi theo quy ước rằng dòng điện chuyển từ dương sang âm để bạn không nhầm lẫn bất cứ ai khi bạn nói về nó.

— Nick T

@Nick: Electronics.stackexchange.com/questions/11734

— endolith

@NickT: Cũng là vật lý.stackexchange.com/a/17131/176

— endolith

125

Các điện trở có thể ở hai bên của đèn LED, nhưng nó phải có mặt. Khi hai hoặc nhiều thành phần nối tiếp nhau, dòng điện sẽ giống nhau thông qua tất cả chúng, và do đó không quan trọng chúng thuộc thứ tự nào. Tôi nghĩ cách đọc "điện trở phải được kết nối với cực dương" như "điện trở không thể được bỏ qua khỏi mạch."

— Carl Raymond
nguồn

9

Hay đơn giản hơn, nó được đọc là "điện trở phải được kết nối với cực dương", chứ không phải "điện trở phải được kết nối với cực dương ".

— miễn phí

Đây có phải là một khẳng định chính xác rằng dòng điện bắt đầu từ 0A và tăng cho đến khi về cơ bản nó đạt đến giới hạn của sự vượt qua có sẵn? Bởi vì chắc chắn nếu không thứ tự mà bạn đặt các thành phần sẽ có vấn đề, phải không? chỉ là FYI, tôi là người mới bắt đầu tuyệt đối trong ngành điện tử.

— xorinzor

Chúng ta có thể mô tả các mạch với các phương trình đủ tốt (với các xấp xỉ "phần tử gộp", bị phá vỡ sau một điểm) bằng cách sử dụng các quy tắc như định luật Ohm và định luật Kirchoff. Sau đó, chúng ta có thể giải các phương trình và tìm điện áp trên các thành phần và dòng điện trong các vòng. Âm thanh như bạn đang đi vào lãnh thổ triết học, hỏi "Làm thế nào điện trở biết? Cơ chế là gì?" Các hệ thống vật lý có thể đi đến giải pháp cho các phương trình, và không có máy tính bỏ túi. Làm sao? Tôi là người có sở thích, vì vậy tôi không thể nói những gì đang diễn ra trong tâm trí của một điện tử. Có lẽ một nhà vật lý có thể.

— Carl Raymond

@xorinzor Không chính xác: các electron di chuyển với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng, do đó không chính xác là thời gian "tăng tốc" hoặc "khởi động". Đó là ít nhiều 0 đến "đầy đủ" (bất kể đầy đủ là gì) ngay lập tức. Điều đó đang được nói, không có vấn đề gì , nếu dòng điện chạy qua hai hoặc nhiều phần tử được kết nối nối tiếp , thì dòng điện đó có cùng giá trị cho tất cả các phần tử trong mạch đó.

— John Doe

4

@JohnDoe Các electron không di chuyển bất cứ nơi nào gần với tốc độ ánh sáng mà thay vào đó là sự cô đơn với tốc độ khá nhàn nhã gọi là vận tốc trôi. Tuy nhiên, sóng điện từ (mang thông tin điện áp và dòng điện trong toàn mạch) thực sự di chuyển với tốc độ ánh sáng.

— pr871

63

Không, nó sẽ không làm cho điện trở trở nên vô nghĩa. Hãy tưởng tượng nếu điện trở quá lớn, nó hoàn toàn ngăn các electron chảy. Có vấn đề gì về phía đèn LED không? Dù bằng cách nào, nó sẽ ngắt mạch và ngăn dòng điện chạy qua.

Đừng nghĩ về các hạt riêng lẻ đi qua mạch. Các hạt tích điện không được "sử dụng hết" bởi đèn LED. Họ đi qua nó, và chuyển động của họ là thứ mang năng lượng từ nơi này đến nơi khác.

Hãy suy nghĩ về tất cả các hạt di chuyển tại tất cả các điểm trong mạch cùng một lúc, như một vành đai hoặc chuỗi. Nếu bạn làm chậm chuỗi tại một điểm, nó cũng chậm lại ở mọi điểm khác, do các liên kết đẩy và kéo vào nhau.

Tôi đã đọc Bắt đầu trong Điện tử khi còn bé và tôi nghĩ nó dạy những ý tưởng như thế này rất kém. Tôi đã phải học mọi thứ ở trường đại học và không đề nghị nó. Hãy thử điều này thay thế:

Hãy thử mạch này . Khi bạn điều chỉnh điện trở, nó chỉ làm chậm điện tích trước điện trở, hay nó thay đổi tốc độ của tất cả các điện tích trong toàn mạch?

— nội tâm
nguồn

12

Tôi thích sự tương tự "chuỗi" hoặc "liên kết". Tôi đã được nói với các tương tự khác, nhưng không có cái nào tốt như những cái đó.

— Kellenjb

1

Một tay quay ở một đầu của chuỗi và tải ở đầu kia. Khi bạn xoay nó, toàn bộ chuỗi di chuyển, nhưng nó không được sử dụng hết. Năng lượng được truyền bởi các liên kết chuỗi kéo vào nhau và chuyển động kéo này di chuyển rất nhanh từ nguồn sang tải, ngay cả khi các chuỗi liên kết tự di chuyển chậm. Nhược điểm duy nhất của sự tương tự là các liên kết chỉ kéo, chúng không đẩy vào nửa kia của mạch. Ống chứa đầy nước hoạt động tốt hơn một chút.

— endolith

3

Applet Circuit Simulator đó thật tuyệt vời ... đã chơi với nó trong 30 phút. :)

— Spechal

1

@Hannibal: Tại sao có sự bùng nổ ban đầu của dòng điện? Hãy tưởng tượng nhẹ nhàng áp dụng phanh vào bánh xe đạp và sau đó bắt đầu đạp. Có một sự đột ngột của tốc độ trong chuỗi tại bất kỳ điểm nào?

— endolith

1

@endolith vâng bạn đã làm.

— Tom Auger

17

Bất kể điện trở được đặt ở phía nào, nó sẽ giới hạn dòng điện chạy qua đèn LED. Thông thường sẽ đơn giản hơn rất nhiều khi không nghĩ về những gì các điện tử đang làm và thay vào đó chỉ nghĩ về nó theo nghĩa Điện trở, Dòng điện, Điện áp và đôi khi là sức mạnh.

Trong trường hợp đèn LED, nếu bạn kết nối nguồn điện áp không đổi qua đèn LED, đèn LED sẽ hoạt động như điện trở gần như 0, sẽ dựa trên V = IR (hoặc V / R = I), sẽ dẫn đến dòng điện rất lớn , khiến đèn LED "bật".

Bạn phải kết nối một điện trở để đặt dòng điện mà đèn LED của bạn đang mong đợi.

— Kellenjb
nguồn

11

Điện trở không cần ở phía cực dương, nhưng nó cần ở đó (trừ khi điện áp của nguồn cung cấp bằng hoặc nhỏ hơn điện áp rơi của đèn LED.)

Rốt cuộc, nếu bạn có nguồn điện 9 volt và đèn LED giảm 2 volt, thì 7 volt còn lại phải giảm ở một nơi nào đó.

— Daniel T
nguồn

7

Nhìn vào cuốn sách Forrest Mims III một lần nữa. Nó không cho rằng các điện trở phải ở cực dương và có các ví dụ về vị trí của chúng ở cực âm. Trong ấn bản năm 1988 của cuốn sách, bảo vệ loạt cho đèn LED được giới thiệu trên P. 69:

LED DRIVE CIRCUIT - Vì đèn LED phụ thuộc vào dòng điện, nên thường cần phải bảo vệ chúng khỏi dòng điện quá mức với một điện trở nối tiếp. Một số đèn LED bao gồm một điện trở loạt tích hợp. Hầu hết không .

Sau đó, một công thức được đưa ra về cách tính điện trở từ điện áp cung cấp và dòng điện phía trước của đèn LED. Sơ đồ đi kèm có điện trở trên cực dương, bỏ qua việc giải thích rằng sự lựa chọn là tùy ý.

Tuy nhiên, trên cùng một trang, một thiết bị "Chỉ báo phân cực LED" được giới thiệu trong đó hai đèn LED back-back chia sẻ một điện trở nhất thiết phải ở cực dương của một và cực âm của cái kia. Trong "chỉ báo phân cực ba trạng thái", điện trở giới hạn nằm ở phía cung, chứ không phải ở mặt đất.

Theo một nghĩa nào đó, nó thường đẹp hơn (nếu có lựa chọn) để thiết bị quan trọng được kết nối với mặt đất và các vật liệu xung quanh, như điện trở thiên vị, ở phía cung cấp.

Trong các mạch điện áp cao, sự lựa chọn giữa phụ tải hoặc mặt đất quan trọng từ góc độ an toàn. Chẳng hạn, bạn nên đặt công tắc đèn ở phía nóng của đèn, hay ở phần trung tính? Nếu bạn đấu dây công tắc để đèn tắt bằng cách làm gián đoạn trở lại trung tính, điều đó có nghĩa là ổ cắm bóng đèn được kết nối vĩnh viễn với nóng! Điều này có nghĩa là nếu ai đó tắt công tắc trước khi thay bóng đèn thì thực sự không an toàn hơn; bảng điều khiển chính phải được sử dụng để thực sự phá vỡ kết nối nóng đến ổ cắm. Trong mạch pin, không có mặt bằng an toàn: thiết bị đầu cuối trừ được chỉ định tùy ý là trở về chung và từ "mặt đất" được sử dụng cho mục đích chung đó.

Cho dù một thiết bị tải là mặt đất hay phía cung cấp cũng tạo ra sự khác biệt nếu điện áp từ thiết bị được truyền đến một số mạch khác, nơi nó được sử dụng cho mục đích nào đó. Một đèn LED 1,2V có cực dương được kết nối với 5V sẽ cung cấp đọc 3,8V từ cực âm, nếu có dòng điện. Nếu cực âm được nối đất thay vào đó, thì cực dương sẽ cung cấp số đọc 1,2V. Vì vậy, vị trí của điện trở chỉ không thành vấn đề nếu không có tình huống như vậy tồn tại trong mạch: không có kết nối thứ ba với đường giao nhau giữa điện trở và đèn LED có ảnh hưởng đến một số mạch khác.

— Kaz
nguồn

6

Một đèn LED không yêu cầu một điện trở ở phía cực dương, hoặc phía cực âm. Nó cần dòng điện giới hạn bằng cách nào đó, và một điện trở là một cách để làm điều đó.

Những cách khác để hạn chế hiện tại:

sử dụng nguồn hiện tại thay vì nguồn điện áp
làm cho nguồn điện áp rất gần với điện áp chuyển tiếp của đèn LED, dựa vào điện trở nội tại của đèn LED để giới hạn dòng điện đến mức an toàn
điều chỉnh chu kỳ làm việc của điện áp sao cho đèn LED không bao giờ phải tiêu tan một lượng nhiệt phá hủy

Đây là những giải pháp phức tạp cho vấn đề hạn chế hiện tại. Các điện trở loạt thường (nhưng không phải luôn luôn) giải pháp tốt hơn.

— hoosierEE
nguồn

0

Nếu việc theo dõi dòng điện qua đèn LED là quan trọng đối với bạn, hãy đặt điện trở ở phía thấp. Vì vậy, sẽ dễ dàng hơn để đo dòng điện trên mỗi đèn LED. Ý tôi là "dễ dàng hơn", bạn sửa một đầu dò của vôn kế thành GND và chỉ sử dụng một đầu dò khác để đọc điện áp trên các điện trở. Vì vậy, dòng điện thông qua đèn LED sẽ là:

$I_{LED} = \frac{V_R}{R} \\ \begin{matrix} I_{LED} & : & \mbox{The current through the LED} \\ V_R & : & \mbox{The voltage on the resistor} \\ R & : & \mbox{Resistor series with the LED} \\ \end{matrix}$

Nếu bạn muốn theo dõi điện áp trên đèn LED, bạn nên kết nối đèn LED với mặt thấp. Vì vậy, bạn có thể đọc các điện áp bằng cách sửa một trong các đầu dò thành GND.

NẾU bạn không quan tâm đến điện áp hoặc dòng điện bật / qua đèn LED (ví dụ: bạn đang làm việc với mạch kỹ thuật số hoặc đèn LED chỉ là một chỉ báo), thì bạn không quan trọng bạn kết nối đèn LED với bên nào và điện trở.

— hkBattousai
nguồn

0

Về mặt chức năng nó không thành vấn đề. Các phần tử (LED và điện trở tải) nằm trong chuỗi, do đó dòng điện chạy qua chúng sẽ giống nhau bất kể thứ tự mà chúng được nối với nhau.

Điều đó nói rằng, nếu đèn LED được điều khiển ở phía thấp, tôi có sở thích đặt điện trở tải từ VDD sang cực dương LED. Lý do? Đã kết nối theo cách này, nếu có một đoạn ngắn tới GND ở cực dương (từ, giả sử, một đầu dò phạm vi sai lầm) thì nó sẽ không giết được đèn LED. Ngược lại, nếu cực dương LED được gắn với VDD và điện trở tải vào cực âm, việc rút ngắn cực âm LED sẽ cung cấp đầy đủ cho đèn LED, tạo ra tiếng ồn popping ...

— hacktastical
nguồn

-4

nó không phải ở phía cực dương hay cực âm vì nó không có cực tính. Nhưng, tôi làm điều đó ở một cực dương cho một đèn LED và cực âm trên một đèn LED loạt. kết nối song song ở phía cực âm.

— newton
nguồn

3

Không phải vì nó không có cực. Một diode khác có cực tính và cũng có thể được đặt ở hai bên. Và các kết nối song song ở phía cực âm cũng không đúng: một lần nữa cả hai bên đều ổn.

— Federico Russo