W przypadku diod LED niewielki wzrost napięcia spowoduje duży wzrost prądu. Dlatego naprawdę trudno jest uzyskać odpowiednie napięcie, aby utrzymać odpowiednią jasność diody LED. Jeśli pozwolisz, aby napięcie trochę wzrosło, może to zniszczyć diodę LED.

Jeszcze trudniej jest to, że gdy dioda LED się nagrzewa, prąd również wzrośnie. Oczywiście po włączeniu będzie się nagrzewać. W rezultacie napędzanie diody LED napięciem jest po prostu zbyt dużym problemem. Zwykle należy wprowadzić jakąś formę ograniczenia prądu. Nie musi to być opornik, ale to prawdopodobnie najprostszy sposób.

Żarówki LED mają zintegrowane obwody, które rozwiązują wszystkie te problemy.

Staromodne żarówki (w tym żarówki halogenowe) są różne. Część, która się świeci, jest wykonana z cienkiego drutu wolframowego, który świeci się, gdy robi się gorąco. Drut ma rezystancję, która automatycznie ogranicza prąd. Ten opór jest również tym, co powoduje jego nagrzewanie. I, wisienką na torcie, rezystancja rośnie wraz z temperaturą, więc żarówki żarowe są naprawdę stabilne, gdy są zasilane ze źródła napięcia.

„Problem” diody LED (i każdej diody) polega na tym, że nie ma ona stałej (statycznej, omowej), ale „dynamicznej” rezystancji, która zmniejsza się, gdy napięcie przyłożone do diody wzrasta. Tak więc w prawie Ohma zarówno napięcie, jak i rezystancja zmieniają się, ale w przeciwnych kierunkach - I = Vinc / Rdec. W rezultacie prąd płynący przez diodę energicznie rośnie ... i jeśli przyłożone napięcie jest znacznie wyższe (tutaj 9 V) niż napięcie progowe diody (typowo 2 V dla diody LED), prąd i odpowiednio moc niedopuszczalnie wysoki. Aby rozwiązać problem, podłączamy szeregowo rezystor. Działanie tej sieci przedstawiono na rys. 1.

Rys. 1. Dioda LED przedstawiona jako rezystor dynamiczny stabilizujący napięcie

Po włączeniu zasilania napięcie (wejściowe) VIN rośnie od zera do maksimum. Na przedstawieniu graficznym krzywa IV (łącznie z oporem R) przesuwa się w prawo (tłumaczy). W tym samym czasie dioda zaczyna zmniejszać rezystancję statyczną RST, więc jej krzywa IV obraca się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. W rezultacie punkt pracy A przesuwa się w górę wzdłuż pionowej części krzywej diody IV. Wahania prądu są znaczne, podczas gdy spadek napięcia VD (VF) na diodzie nie zmienia się - rezystancja różnicowa diody wynosi zero.

Żarówka również nie ma stałego oporu. Jednak w przeciwieństwie do diody LED jej rezystancja dynamiczna rośnie, gdy wzrasta napięcie przyłożone do lampy. Teraz, zgodnie z prawem Ohma, zarówno napięcie, jak i rezystancja zmieniają się, ale w tym samym kierunku - I = Vinc / Rinc. W rezultacie prąd i odpowiednio moc rosną wolniej ... i nie osiągną niedopuszczalnie wysokiego poziomu.

Kiedy mówisz żarówka , rozumiem, masz na myśli żarowe źródło światła?Jeśli tak, akumulator 9 V nie ma wystarczającej ilości soku, aby uszkodzić włókno, które zwykle jest wykonane z węgla, wolframu lub tytanu.Dwa z wymagań żarnika to wysoka rezystywność i wysoka temperatura topnienia, która jest jedną z potrzebnych cech żarnika, aby świecił i wytwarzał światło.Można nawet powiedzieć, że to jego własny „rezystor”…

Dlaczego nie potrzebuję rezystancji podczas testowania obwodu żarówki w płytce stykowej?

Żarówka to czysty opór - przepuszcza prąd, nagrzewa się i nagrzewa się tak, że świeci i wytwarza światło. Jest to z natury nieefektywna metoda zamiany energii elektrycznej na światło. Ma napięcie i moc znamionową, dlatego zastosujesz prawidłowe napięcie i uzyskasz pobór mocy 10 watów, 20 watów, 40 watów itd. Oraz dużo ciepła.

Dioda LED również wytwarza światło, które może emitować nawet do pięciu lub dziesięciu razy więcej energii niż zwykła żarówka - to jedna z jej największych atrakcji.

Wykres z tutaj

Dlaczego dioda LED wymaga pewnego oporu, a żarówka nie?

Wadą jest to, że dioda LED ma ograniczenia dotyczące napięcia zasilania, a to oznacza ostrożność podczas podłączania do niej napięcia. Oczywiście dioda LED może być wyposażona we wbudowany rezystor, który pozwala na użycie tego samego napięcia co żarówka, ale pomija to sens wykorzystania diody LED do wydajnego wytwarzania mocy światła.

Jeśli więc nie potrzebujesz bardzo wydajnego źródła światła, użyj diody LED z rezystorem szeregowym. Jeśli polegasz na wydajności energetycznej diody LED (ponieważ musisz), steruj nią ostrożnie, skutecznie i wydajnie.

Aby dodać do istniejących odpowiedzi z wyjaśnieniem z praktycznej strony:

Żarówka jest zwykle produkowana na określone napięcie , a następnie podłączana do napięcia .

Z drugiej strony dioda LED jest wrażliwa na prąd . Krzywa napięcia / prądu różni się nie tylko kolorem, ale również tolerancjami produkcyjnymi. Jest również bardzo stromy, więc niewielkie przepięcie spowoduje ogromny prąd i natychmiast go zniszczy.

Zwykle diody LED są zasilane ze źródła prądu stałego. W prostych obwodach jest to emulowane przez rezystor szeregowy, który ogranicza prąd. Należy go tak dobrać, aby prąd pozostawał w zakresie specyfikacji nawet dla diod LED o szczególnie niskim spadku napięcia lub przy spadku rezystancji, który może wystąpić, gdy zmienia się temperatura.

Tak więc dioda LED ze spadkiem V wahającym się między 3,2 a 3,4 V nie może niezawodnie zasilać źródła 3,5 V przy użyciu rezystora szeregowego, ponieważ prąd będzie się znacznie różnić między dozwolonym V _spadek zakresu. Przy zasilaniu 9 V na rezystorze występuje dostatecznie duży spadek napięcia, aby go ustabilizować, nawet w przypadku stosowania diod UV LED o wysokim spadku V , takich jak dioda LED UV osiągająca 4,4 V _{spadek (V spadek rośnie w przybliżeniu odwrotnie proporcjonalnie do długości fali emitowanego światła).}

Jednak, jak zauważono, w prawie wszystkich zastosowaniach przemysłowych wykorzystujących diody LED dużej mocy (a nie tylko jako diody stanu) są one zasilane prądem.

Zarówno żarówka, jak i dioda LED są elementami nieliniowymi i są inaczej nieliniowe. (patrz tutaj: http://physicsexperiments.eu/2097/light-bulb-current-voltage-characteristic i tutaj https://www.electronics-tutorials.ws/diode/diode_8 .html dla wykresów I / V.)

W szczególności rezystancja diody gwałtownie spada, gdy napięcie lub natężenie prądu wzrasta, a rezystancja żarnika nieznacznie wzrasta.

Aby uzyskać stabilną pracę (jak przy niewielkiej zmianie któregokolwiek parametru, aby nie spowodować dużej i potencjalnie szkodliwej zmiany innego parametru) do diody LED należy podawać mniej więcej stały prąd, a żarówka musi być zasilana stałym napięcie.

Nie znaczy to, że nie możesz zrobić tego w drugą stronę.

Możesz doskonale zasilać diodę LED za pomocą jej 3,09 +/- 1% woltów (3,09 to typowy przykład dla niebieskiej lub białej diody LED, a dokładna liczba zależy również od temperatury diody LED), aby utrzymać strumień świetlny w +/- 50% limity. W przypadku tej samej diody LED 3,5 wolta jest natychmiastowo szkodliwe, a 2,8 wolta wcale nie świeci. To nie jest umowa, prawda?

Żarówka, gdy jest używana ze źródłem prądu zamiast źródła napięcia, jest bardziej tolerancyjna. Zacznie się raczej powoli (powiedzmy 1-3 s dla lamp o dużej mocy) i będzie jaśniejszy i jaśniejszy wraz ze starzeniem, co prowadzi do znacznie szybszego starzenia.

Rezystor dla diody LED to po prostu proste źródło prądu. Możesz również użyć innego (mniej lub bardziej stałego) źródła prądu, które nie zawiera bezpośrednio rezystora. Diody LED mocy są używane ze zintegrowanym źródłem prądu impulsowego. Możesz również użyć pojedynczej baterii CR2032 jako źródła prądu bez żadnych innych elementów - będzie zasilać diodę 5 mm przez dzień lub dwa prądem 4-10 mA.