Использование резисторов большего номинала

Выбор последовательного резистора для светодиода:

• Вам необходимо знать прямое напряжение вашего светодиода (Vf в техническом описании). Оно будет варьироваться в зависимости от цвета. Например, типичный красный светодиод имеет Vf ~ 2 В, синий светодиод Vf ~ 3,5 В.

• Затем вам нужно решить, какой ток вы хотите использовать для своего светодиода. Он должен быть ниже максимального продолжительного тока (Imax), указанного в техническом описании. Типичный светодиодный индикатор диаметром 5 мм (как показано в руководстве) имеет Imax 20 мА.
  В качестве приблизительного ориентира, для этого типа светодиода он будет виден только при 1-2 мА и вполне пригоден для внутреннего индикатора при 5-10 мА. При 20 мА он будет очень ярким (мучительно, если смотреть на сверхъяркий светодиод слишком близко)

• Допустим, вы выбираете 10 мА и имеете красный светодиод с VF 2 В. Я предполагаю, что напряжение питания Rpi составляет 3,3 В, поэтому высокий уровень выходного сигнала будет 3,3 В. Резистор идет последовательно со светодиодом. Напряжение на резисторе будет равно напряжению питания за вычетом напряжения светодиода Vf. Имея эту информацию, для расчета номинала резистора мы используем закон Ома:
  R = V/I = (3,3 В - 2 В) / 0,010 А = 130 Ом
  . применить (напряжение питания V должно быть > Vf) Светодиод не загорится (если прямо под Vf может протекать небольшой ток, см. кривую IC ниже, это не идеально острый угол в точке, отмеченной Vd [он же Vf]) См. редактирование в конце для решения.

Таким образом, вы можете использовать резистор 100 Ом и иметь ток светодиода 13 мА ((3,3 В - 2 В) / 100 Ом = 13 мА), что должно соответствовать спецификациям для большинства стандартных светодиодов. С резистором 1 кОм светодиод будет довольно тусклым при токе всего 1,3 мА.

На всякий случай, если вам интересно, почему напряжение светодиодов кажется фиксированным на определенном напряжении, это не так просто, но полезное приближение. Поскольку светодиод представляет собой тип диода, когда напряжение на нем ниже, чем его Vf, светодиод выглядит как очень высокий импеданс, и ток не проходит. Когда светодиод достигает своего Vf, ток очень резко возрастает при небольшом изменении напряжения, поэтому он внезапно выглядит низкоимпедансным. Это означает, что если мы подключим резистор последовательно с ним, мы сможем выбрать широкий диапазон токов лишь при небольшом изменении Vf.
Чтобы проиллюстрировать это, взгляните на эту диаграмму, которая отображает типичную кривую IV диодов (ток по отношению к напряжению):

Вы можете видеть, что когда напряжение достигает точки Vd, ток резко возрастает при очень небольшом изменении напряжения, поэтому мы можем «выбрать» ток в любом месте этого диапазона и получить аналогичное напряжение.

Как насчет управления светодиодами с более высоким Vf, чем доступное напряжение питания?

В этом случае нам нужно увеличить напряжение, и, к счастью, есть много дешевых ИС, которые могут сделать это за нас. Они имеют различные типы конусов и используют линейную топологию, постоянный ток, понижающий/повышающий (переключаемый индуктор) и зарядный насос (переключаемый конденсатор).

Например, NCP5006 будет управлять до 5 белыми/синими светодиодами последовательно от источника питания 2,7–5,5 В:

Для многоканального варианта, который может управлять каждым светодиодом по отдельности, TPS60250 на основе зарядового насоса будет управлять до 7 белыми/синими светодиодами при входном напряжении до 3 В. I2C используется для интерфейса управления:

Они были выбраны случайным образом из более чем 700 вариантов на Farnell (в разделе «Драйвер светодиодов» и «Выбраны варианты подкачки/зарядного насоса»).

1К будет работать нормально. В качестве альтернативы, три последовательных резистора по 100 Ом дадут вам 300 Ом, что настолько близко к 270, что вы не заметите разницы. Но в любом случае все в порядке, если все, что вы хотите сделать, это наблюдать за включением или выключением светодиода.

Для этого нам понадобятся Закон Ома и Закон Кирхгофа о напряжении (KVL). КВЛ говорит, что сумма напряжений в замкнутом контуре равна нулю. Выходное напряжение RPi является заданным, это 3,3 В. Напряжение светодиода также более или менее постоянно, хотя и зависит от цвета , для красного светодиода 2 В является типичным значением. Тогда остается только один компонент, и это резистор, который, благодаря Кирхгофу, будет иметь 3,3 В - 2 В = 1,3 В.

Резистор регулирует ток через светодиод. Ом говорит, что ток равен напряжению/сопротивлению, или, говоря по-другому, сопротивление = напряжение/ток. Светодиодный индикатор часто указывается при 20 мА (70 % из 15 000 светодиодов Digikey). Они будут работать при меньшем токе, но светить менее ярко. Итак, давайте предположим, что у вас есть светодиод на 20 мА, и вы выбрали 20 мА, потому что хотите, чтобы он загорался в яркий солнечный день. Тогда сопротивление должно быть

$R = \dfrac{V}{I} = \dfrac{1.3 V}{20 mA} = 65 \Omega$

Если у вас есть резисторы только на 100 Ом, вы можете сделать резистор на 65 Ом, поместив два резистора по 100 Ом последовательно, а третий параллельно. Или вы можете попробовать всего 100 Ом, тогда

$I = \dfrac{1.3 V}{100 \Omega} = 13 mA$

В любом случае всегда проверяйте технические характеристики светодиода на предмет прямого падения напряжения и максимально допустимого тока. Прямое напряжение вы также можете измерить, используя безопасное значение для последовательного резистора (1 кОм в порядке).