Saya bertanya-tanya untuk waktu yang lama mengapa dalam skema yang menggunakan LED untuk penerangan, sangat umum untuk meletakkan penghambat dengan LED, dan akhirnya sepertinya jawaban dalam pertanyaan ini menjelaskan mengapa. (Ini cara termudah untuk mengontrol arus melalui LED untuk mencegah LED menyala.)

Tapi tetap saja, bukankah ini masalah besar? Bukankah resistor-resistor itu menghabiskan banyak daya dan apakah tidak ada solusi praktis lain?

UPD: Pembaruan yang masuk akal untuk pertanyaan yang memberikan semua jawaban baik yang saya terima adalah mungkin memberikan beberapa angka untuk menunjukkan seberapa banyak daya yang hilang akibat panas dari resistor dalam aplikasi penerangan yang khas? (Sebagian besar jawaban mengatakan bahwa kehilangan daya sangat kecil sehingga tidak masalah. Saya pikir akan baik jika ada yang bisa mendapatkan bilangan real, untuk memperkuat jawaban itu, maka saya bisa menerima jawaban itu dan tetap di atas untuk masa depan orang yang tertarik.)

Ya, itu membuang daya, tetapi sebagian besar waktu itu tidak cukup untuk masalah.

Dalam hal efisiensi, Anda menggunakan cara lain yang lebih rumit. Sebagai contoh, lihat skema untuk proyek contoh KnurdLight saya . Ini dioperasikan dengan baterai dan hampir semua daya masuk ke LED. Dalam hal ini saya menggunakan konverter boost yang secara langsung mengatur arus LED, bukan catu daya normal yang mengatur tegangan. Tidak ada resistor seri untuk membuat pasokan tegangan tetap terlihat setidaknya sebagian seperti sumber arus karena catu daya adalah sumber arus di tempat pertama. R6 seri dengan string LED, tetapi hanya 30 Ω dan untuk merasakan arus sehingga konverter penambah dapat mengaturnya.

Mengapa resistor?

Alasan kami menggunakan resistor untuk mengatur arus LED adalah bahwa LED adalah dioda, dan seperti kebanyakan dioda, itu hanya terlihat seperti penurunan tegangan ketika bias maju. Ada sangat sedikit untuk mengontrol arus jika dihubungkan ke sumber tegangan; kemiringan grafik V / I sangat curam sehingga perubahan tegangan dioda 0,1 V bisa berarti perubahan arus 10X. Dengan demikian koneksi langsung ke pasokan tanpa mekanisme pembatas arus yang bisa diterapkan kemungkinan akan menghancurkan LED. Jadi kami menempatkan resistor di sana untuk membuat kemiringan yang cukup dangkal untuk mengontrol arus.

Biasanya, Anda mengetahui berapa banyak arus yang Anda inginkan dalam LED berdasarkan pada beberapa pengukuran kecerahan dari lembar data, atau beli satu dan tebak. Untuk LED indikator tipikal, saya mulai dengan 2 mA untuk normal atau 0,5 mA untuk LED efisiensi tinggi, dan biasanya harus mengurangi arus lebih jauh.

Setelah Anda memilih arus, Anda mengambil itu, tegangan sumber Anda (VS), dan tegangan maju LED Anda pada arus Anda (VF, cobalah untuk mendapatkan ini dari grafik di lembar data daripada tabel, yang biasanya dikarakterisasi pada 10 mA atau lebih), dan hubungkan ke persamaan berikut untuk mendapatkan resistensi Anda:

R = (VS - VF) / I

Penurunan: Mengingat bahwa penurunan tegangan pada resistor adalah VR = I * R(Hukum Ohm), bahwa arus dalam loop adalah konstan (Hukum Arus Kirchoff), dan bahwa tegangan sumber sama dengan VF + VR(Hukum Voltase Kirchoff):

VS = VF + VR = VF + I * R; VS - VF = I * R; R = (VS - VF) / I

LED Daya Tinggi

Untuk aplikasi di mana pemborosan daya merupakan masalah, seperti dalam aplikasi pencahayaan skala besar, Anda tidak menggunakan resistor tetapi sebaliknya menggunakan regulator arus untuk mengatur arus LED.

Regulator arus ini bekerja seperti pengatur tegangan, kecuali alih-alih membagi tegangan output dan membandingkan ke referensi dan menyesuaikan output, mereka menggunakan elemen sensor arus (transformator indra arus atau resistor bernilai rendah) untuk menghasilkan tegangan yang dibandingkan dengan referensi. Ini bisa memberi Anda banyak efisiensi, tergantung dengan mengganti elemen yang hilang dan frekuensi switching. (Frekuensi yang lebih tinggi bereaksi lebih cepat dan menggunakan komponen yang lebih kecil tetapi kurang efisien.)

Ketika LED digerakkan dengan sebuah resistor, tegangan suplai harus lebih tinggi daripada drop maju LED; arus yang ditarik dari suplai akan sama dengan arus melalui LED. Persentase daya suplai yang masuk ke LED akan sesuai dengan rasio tegangan maju LED ke tegangan suplai.

Ada cara-cara lain untuk mengarahkan LED yang akan bekerja dengan tegangan suplai di bawah drop maju LED, atau yang akan menarik lebih sedikit arus dari suplai daripada yang dimasukkan melalui LED. Teknik-teknik seperti itu dapat mengurangi setengah dari arus yang diambil dari suplai 5-volt untuk memberi makan 20mA melalui LED 2-volt, tetapi sirkuit yang dibutuhkan hampir pasti akan lebih mahal daripada sebuah resistor. Dalam banyak situasi, bahkan ketika menjalankan dari baterai, daya yang dikonsumsi oleh LED akan mewakili sebagian kecil dari keseluruhan penggunaan energi; bahkan jika seseorang dapat mengurangi konsumsi daya terkait LED sebesar 99% hanya dengan menggunakan sirkuit tambahan senilai $ 0,05, penghematan tidak akan sebanding dengan biaya bila dibandingkan dengan hanya menggunakan resistor dan menerima efisiensi yang kurang optimal.

Anda menginginkan perhitungan. Berikut ini bentuk dasar perhitungannya.

LED merah khas memiliki penurunan tegangan maju 1.8 V, dan arus kontinu maksimum sekitar 20 mA.

Sekarang berapa voltase kita? Katakanlah kita ingin menggunakan sumber 3 V.

Jadi kita akan memiliki drop tegangan 3.0 V - 1.8 V = 1.2 Vlebih dari resistor kita. Arus yang melalui resistor akan 20 mA, jadi kekuatan kita 1.2 V * 20 mA = 24 mW. Itu tidak benar-benar banyak daya, meskipun itu adalah sebagian kecil dari konsumsi daya LED. LED itu sendiri menggunakan1.8V * 20mA = 36 mW.

Ya, itu membuang daya. Di sisi lain, dalam produksi volume resistor akan menelan biaya sepersekian sen (US $ 0,01 untuk orang-orang internasional kami). Ketika analisis biaya / manfaat / kesulitan dilakukan, sebuah resistor sederhana mulai terlihat sangat bagus.

Daya yang terbuang seringkali sangat kecil (puluhan miliwatt) jika Anda mengendarai LED dengan 5 V atau tegangan yang sama kecilnya.

Tentu, ini merupakan masalah dalam sistem di mana Anda memiliki baterai berkapasitas terbatas, tetapi kemudian skema lain (seperti driver LED menggunakan PWM ) digunakan.

Iya dan tidak. Ketika arus melewati resistor, ia menghasilkan panas dan karenanya menghabiskan energi. Namun, jika Anda mengeluarkan resistor (dan karena itu mendorong LED pada tegangan yang lebih tinggi) Anda akan mengemudi lebih banyak arus melalui rangkaian dan dengan demikian benar-benar membakar lebih banyak daya daripada dengan resister di tempat.

Ingatlah bahwa dengan tegangan konstan, arus berbanding terbalik dengan resistansi. Semakin banyak perlawanan yang Anda jalani ke sirkuit, semakin sedikit arus yang Anda lewati, dan karenanya semakin sedikit daya yang Anda konsumsi. Jadi sementara resistor itu sendiri berperan dalam menghasilkan panas dalam rangkaian, keberadaannya di sana sebenarnya berarti lebih sedikit panas yang akan dihasilkan secara keseluruhan.

Saya membuat tes matematika. Saya menggunakan sumber 12V dan saya menghubungkan 3 dioda Led dengan resistor. Itu satu dioda dengan Resistor memiliki 12V, dioda berikutnya dengan Resistor I menghubungkan juga ke 12V, dan yang terakhir juga. Pada sumber saya memiliki 60mA. Resistor memiliki drop tegangan 9V dan konsumsi daya dalam total 540mW Terlepas dari P = V * II dapatkan sesuatu 720mW total dalam sumber.

Tetapi ketika saya menghubungkan dioda dalam string dan saya menambahkan Resistor total konsumsi daya hanya 240mW sumber. Saya menggunakan dioda 3V 20mA.

Itu Sims yang lebih baik adalah menggunakan sumber tegangan serendah mungkin, untuk memiliki konsumsi daya hanya di tempat yang kita inginkan. Atau gunakan string dioda led untuk tegangan yang lebih tinggi. Itu sebabnya kami punya di komputer begitu banyak output dengan tegangan yang berbeda dari transformator.

Atau ide lain. Kami memiliki sumber 9V, dan saya menghubungkan satu dioda 3V dan saya perlu menggunakan Resistor untuk menurunkan tegangan. Total daya akan menjadi 180mW Dimana dioda hanya akan mengambil 60mW Tapi ketika saya menghubungkan string 3diodes maka saya masih 180mW Tapi ketika saya menghubungkan 3 dioda tetapi masing-masing terpisah terhubung ke sumber yang sama, maka saya akan memiliki 540mW daya yang digunakan .

Terlihat lebih baik menggunakan string daripada menghubungkan masing-masing ke sumber.

Tidak ada cara untuk menghindari kehilangan daya hanya dengan sirkuit DC aktif pasif atau linier. Alasannya adalah bahwa efisiensi ditentukan oleh dua hal:

1. Tegangan suplai
2. Arus LED

Tidak masalah apa yang Anda masukkan di antara LED dan suplai. Itu bisa berupa resistor, beberapa dioda, regulator linier, atau sumber arus berbasis transistor. Jika LED membutuhkan 10 mA untuk kecerahan yang diinginkan, dan Anda memiliki pasokan 5 V, Anda membakar total 50 mW. Periode.

Dengan tegangan pasokan tetap dan arus LED tetap, satu-satunya pilihan Anda untuk meningkatkan efisiensi adalah dengan memasukkan beberapa LED secara seri. Jika Anda memiliki pasokan 5 V, dan penurunan tegangan LED Anda adalah 2 V pada 10 mA, Anda dapat memasukkan dua seri. Ini dilengkapi dengan batasan - Anda tidak akan dapat mengganti LED secara mandiri.

Jika Anda memiliki kendali atas catu daya, ada beberapa hal lain yang dapat Anda lakukan. Jika tegangan suplai Anda berasal dari sumber AC, Anda dapat menambahkan belitan ke transformator untuk membuat suplai LED bertegangan rendah. Jika Anda hanya memiliki pasokan DC, Anda dapat menggunakan konverter switching untuk menghasilkan tegangan yang lebih rendah. Namun, keduanya tidak terlalu praktis. Jika Anda kehabisan daya AC, Anda mungkin tidak khawatir dengan efisiensi beberapa lampu indikator. Dan regulator switching efisiensi tinggi mahal dan rawan masalah.

LED biasanya hanya mengkonsumsi sebagian kecil dari total arus sistem. Ini jarang sepadan dengan masalah atau biaya untuk menambahkan catu daya terpisah hanya untuk mereka.

Jangan menganggap resistor sebagai power sink yang mengalihkan listrik (arus). Sebagian tenaga hilang dalam bentuk panas, ya, tapi tidak banyak (secara umum). Dengan menggunakan analogi air, pikirkan saja resistor yang membuat selang yang mengalirkan arus lebih kecil. Mengingat gaya awal yang sama (tegangan), jumlah listrik yang dapat mengalir (saat ini) berkurang. ini mengurangi gaya yang tersedia di ujung keluaran selang (ini dikenal sebagai penurunan tegangan).