Tại sao một điện trở cần thiết cho đèn LED?

Trong khi tìm kiếm một nhiệm vụ cơ bản để làm quen với Raspberry Pi và các chân GPIO của nó, tôi đã quyết định rằng việc lái một đèn LED nghe có vẻ đơn giản.

Trong khi điều tra cách thực hiện nhiệm vụ này, tôi nhận thấy rằng hầu hết các hướng dẫn chỉ ra đặt một điện trở giữa chân GPIO và đèn LED. Kích thước của điện trở thay đổi theo hướng dẫn, nhưng thông thường trong phạm vi từ 260 ohms đến 1 kilohm.

Tuy nhiên, không có hướng dẫn nào chỉ ra lý do cho việc này cũng như không cho biết lý do tại sao họ chọn kích thước điện trở tùy ý (dường như).

Tại sao một điện trở thậm chí cần thiết, và làm thế nào bạn biết nó nên là gì?

Lý do là phổ biến cho tất cả các ứng dụng LED, không chỉ Raspberry Pi (hoặc chân GPIO).

Một đèn LED chỉ có thể truyền quá nhiều dòng điện trước khi nó tự hủy (rất rực rỡ!). Dòng điện tối đa thay đổi theo kích thước và màu sắc của đèn LED, nhưng đối với đèn LED màu đỏ cỡ trung bình thường có thể được giả định là 20mA (mặc dù vậy, hãy kiểm tra giá trị này, nếu bạn có bảng thông số kỹ thuật cho đèn LED tiện dụng - và đèn LED nhỏ chỉ có thể xử lý phần nhỏ này).

Một đèn LED màu đỏ tiêu chuẩn thường có điện áp rơi vào khoảng 1.7v, và do đó, giá trị của điện trở có thể được chọn để vượt qua 20mA tại (điện áp - 1.7). Giả sử đầu vào 5v, điều này có nghĩa là một điện trở sẽ vượt qua 20mA ở mức 3,3v, điều này (sử dụng định luật Ohm) cho chúng ta điện trở tối thiểu tuyệt đối là 165 ohms.

Điều tồi tệ nhất có thể xảy ra khi sử dụng điện trở lớn hơn, đó là đèn LED sẽ mờ hơn độ sáng tối đa của nó, và do đó, để phù hợp với đèn LED nhỏ hơn chỉ có thể vượt qua 10mA, không có gì lạ khi sử dụng 330 ohms trở lên.

Tôi muốn đặt một điện trở 470 ohm vào nguồn cung cấp 5v cho đèn LED màu đỏ cỡ trung bình và nếu đèn LED quá mờ thì hãy giảm nhẹ.

Nếu sử dụng đèn LED màu đỏ thu nhỏ, thì 1K ohms không có vẻ gì quá đáng và đối với các màu kỳ lạ hơn (đặc biệt là màu xanh, hồng và trắng), bạn sẽ muốn tự mình tính toán giá trị.

Trước hết, LED là một diode bán dẫn. Một diode quan hệ hiện tại - điện áp (nói chung):

I = I (s) * [exp (eV / nkT) -1] (mặc dù mối quan hệ này không chính xác thực) \

Và điều đáng chú ý nhất là một thay đổi nhỏ trong điện áp tạo ra sự thay đổi lớn hơn trong dòng điện. Và đây là lý do thúc đẩy đằng sau việc sử dụng một điện trở với một đèn LED nối tiếp.

Một điều nữa là nhìn chung điểm hoạt động của đèn LED nhỏ hơn 5 volt (khoảng 3,3 V). Đó là lý do tại sao chúng tôi sử dụng một điện trở có giá trị phù hợp nối tiếp với đèn LED.

Đi qua những điều cơ bản: Chọn điện trở cho đèn LED . Và bạn sẽ có được ý tưởng về cách chọn điện trở phù hợp cho một đèn LED cụ thể.