Med lysdioder kommer en liten ökning av spänningen att leda till en stor ökning av strömmen. Så det är verkligen svårt att få precis rätt spänning för att hålla en lysdiod med rätt ljusstyrka. Om du låter spänningen bara bli lite för hög kan den förstöra lysdioden.

Det som gör det ännu svårare är att när lysdioden blir varm, kommer också strömmen att öka. Naturligtvis kommer det att bli varmt när du slår på det. Som ett resultat är det bara för mycket besvär att köra en lysdiod med spänning. Någon form av strömbegränsning måste vanligtvis införas. Det behöver inte vara ett motstånd, men det är förmodligen det enklaste sättet att göra det.

LED-glödlampor har kretsar integrerade i dem som löser alla dessa problem.

Gammaldags glödlampor (inklusive halogenlampor) är olika. Den del som tänds är gjord av en tunn volframtråd som lyser när den blir varm. Tråden har motstånd som automatiskt begränsar strömmen. Detta motstånd är också det som får det att värmas upp. Och, som pricken över i, går motståndet upp med temperaturen, så glödlampor är riktigt stabila när de matas från en spänningskälla.

Problemet med en lysdiod (och varje diod) är att den inte har konstant (statisk, ohmisk) utan "dynamisk" resistans som minskar när spänningen som appliceras på dioden ökar. Således, enligt Ohms lag, förändras både spänning och motstånd men i motsatta riktningar - I = Vinc / Rdec. Som ett resultat ökar strömmen genom dioden kraftigt ... och om den applicerade spänningen är ganska högre (9 V här) än diodtröskelns spänning (vanligtvis 2 V för en LED), kommer strömmen och följaktligen effekten att bli oacceptabelt högt. För att lösa problemet ansluter vi ett motstånd i serie. Driften av detta nätverk visualiseras i figur 1.

Fig. 1. LED presenteras som ett spänningsstabiliserande dynamiskt motstånd

När vi slår på strömförsörjningen ökar (ingångsspänningen VIN från noll till maximalt. I den grafiska representationen rör sig dess IV-kurva (inklusive motståndet R) åt höger (översätts). Samtidigt börjar dioden minska sin statiska resistan RST så att dess IV-kurva roterar moturs. Som ett resultat glider arbetspunkten A upp längs den vertikala delen av diod IV-kurvan. Strömvariationerna är betydande medan spänningsfallet VD (VF) över dioden inte ändras - diodens differentiella motstånd är noll.

Glödlampan har inte heller konstant motstånd. Men i motsats till en LED ökar dess dynamiska motstånd när spänningen som appliceras över lampan ökar. I Ohms lag förändras nu både spänning och motstånd men i samma riktning - I = Vinc / Rinc. Som ett resultat ökar strömmen och följaktligen kraften långsammare ... och kommer inte att bli oacceptabelt hög.

När du säger glödlampa menar jag att du menar en glödlampa?I så fall har 9V-batteriet inte i närheten av tillräckligt med juice för att skada filamentet, som vanligtvis är tillverkat av kol, volfram eller titan.Två av glödtrådens krav är hög resistivitet och hög smältpunkt, vilket är en av de nödvändiga funktionerna för att få det att lysa och producera ljus.Du kan till och med säga, det är dess eget "motstånd" ...

Varför behöver jag inte ett motstånd när jag testar en glödlampa i en brädbräda?

En glödlampa är rent motstånd - den passerar en ström och den blir varm och den blir så varm att den lyser och producerar ljus. Det är i sig en ineffektiv metod för att omvandla el till ljus. Den har en spänning och effekt och därför applicerar du rätt spänning och du får en strömförbrukning på 10 watt, 20 watt, 40 watt etc .. och mycket värme.

En LED producerar också ljus och den producerar ljus med kanske upp till fem eller tio gånger mer energieffektivitet än en vanlig glödlampa - det är en av dess största attraktioner.

Diagram från här.

Varför behöver en LED lite motstånd och en glödlampa inte?

Nackdelen är att en LED kommer med begränsningar av matningsspänningen och det innebär att du är försiktig när du applicerar spänning på den. Naturligtvis kan en LED komma med ett inbyggt motstånd som gör det möjligt att använda den på samma spänningsförsörjning som en glödlampa men som missar poängen att använda en LED för att producera ljuseffekt effektivt.

Så, om du inte behöver en mycket effektiv ljuskälla, använd en LED med seriemotstånd. Om du litar på energieffektiviteten hos en lysdiod (för att du måste) kör den försiktigt, effektivt och effektivt.

För att lägga till de befintliga svaren med en förklaring från den praktiska webbplatsen:

En glödlampa tillverkas vanligtvis för en specifik spänning och sedan ansluten till en spänning källa.

På andra sidan är en lysdiod känslig för strömmen . Spänning / strömkurvan varierar inte bara efter färg utan också av tillverkningstoleranser. Det är också väldigt brant, så en liten överspänning kommer att orsaka en enorm ström och omedelbart förstöra den.

Vanligtvis drivs lysdioder av en konstant strömkälla. I enkla kretsar emuleras detta av ett seriemotstånd som begränsar strömmen. Det måste väljas så att strömmen håller sig inom specifikationerna även för lysdioder med speciellt lågt droppspänning eller med den motståndsminskning som kan uppstå när temperaturen ändras.

Så, en lysdiod med ett V _-fall som varierar mellan 3,2 och 3,4 volt kan inte på ett tillförlitligt sätt drivas på en 3,5 V-källa med hjälp av ett seriemotstånd eftersom strömmen varierar till stor del mellan den tillåtna V _släpp intervall. När du använder en 9 V-matning finns det ett tillräckligt stort spänningsfall vid motståndet för att stabilisera det även när du använder UV-lysdioder med högt V _-fall , som en UV-LED som når 4,4 VV _{-fall (V -fallet ökar ungefär omvänt proportionellt mot våglängden för det utsända ljuset).}

I nästan alla branschapplikationer som använder kraftfulla lysdioder (så inte bara som en status-lysdiod) är de dock, som noterats, strömdrivna.

Både glödlampan och lysdioden är icke-linjära element och de är olika olinjära. (se här: http://physicsexperiments.eu/2097/light-bulb-current-voltage-characteristic och här https://www.electronics-tutorials.ws/diode/diode_8 .html för I / V-grafer.)

I synnerhet går en diods motstånd snabbt ner när spänningen eller strömmen ökar och motståndet hos ett glödtråd går något upp.

För att få en stabil funktion (som vid liten förändring av alla parametrar för att inte ge stora och eventuellt skadliga förändringar av någon annan parameter) måste lysdioden matas med en mer eller mindre konstant ström och glödlampan måste matas med en konstant spänning.

Inte för att du inte kan göra tvärtom.

Du kan perfekt driva en lysdiod med sina 3,09 +/- 1% volt (3,09 är typiska exempel för en blå eller vit lysdiod och det exakta antalet beror också på lampans temperatur) för att hålla ljuset i +/- 50% gränser. För samma lysdiod skadas 3,5 volt direkt och 2,8 volt är inget ljus alls. Inte en affär, eller hur?

Glödlampan när den används med en strömkälla istället för en spänningskälla är mer förlåtande. Det börjar ganska långsamt (säg 1-3 s för högeffektslampor) och blir ljusare och ljusare med åldrande, vilket leder till mycket snabbare åldrande.

Ett motstånd för lysdioden är bara en enkel strömkälla. Du kan också använda en annan (mer eller mindre konstant) strömkälla som inte uttryckligen innehåller ett motstånd. Strömlampor används med integrerad strömkälla för växlingsläge. Du kan också använda ett enda CR2032-batteri som en strömkälla utan andra element - det kommer att driva en 5 mm ledning under en dag eller två med 4-10 mA ström.