Si tienes un circuito conectado como este:
estaría usando un divisor de voltaje, ya que Vin (R2 / (R1 + R2)) es la regla del divisor de voltaje. Eso genera 3.3V que alimenta uno de mis LEDS.
Mi pregunta es: ¿cuáles son las ventajas de usar el circuito anterior que solo usa una resistencia de 120 Ohmios directamente de Vin para limitar el Vout a 3.3V?
Al principio, nunca debe encender un LED desde una fuente de voltaje. (La fuente de voltaje es una fuente de electricidad que tiene un voltaje constante o casi constante en la carga adjunta. Las fuentes de voltaje tienen una resistencia interna muy baja)
Siempre debe alimentar el LED desde una fuente de corriente. (La fuente de corriente es una fuente de electricidad que tiene una corriente constante o casi constante a través de la carga adjunta. Las fuentes de corriente tienen una resistencia interna muy grande).
Ahora, el esquema presentado es más "fuente de voltaje" que "fuente de corriente". Por lo tanto, no es una buena idea usarlo para encender los LED.
Otro problema es que este esquema tiene una eficiencia muy baja, porque la mayor parte de la corriente fluirá a través de las resistencias, no a través del LED.
Por otra parte, la resistencia conectada en serie, hará que su fuente de voltaje (batería, por ejemplo) sea más fuente de corriente que la fuente de voltaje (alta resistencia) y de esta manera lo hará adecuado para encender los LED.
Otra charla es por qué los LED deben ser alimentados por fuentes de corriente. Esto se debe a que la corriente a través del LED depende en gran medida del voltaje. Por lo tanto, incluso en cambios muy pequeños de la tensión de alimentación (o de la temperatura ambiente), la corriente cambiará por un valor alto y puede ser más pequeña de lo necesario o lo suficientemente grande como para quemar el LED. Cuando el LED es alimentado por una fuente de corriente, la fuente es la que corrige la corriente a través del LED y esta corriente no cambia tanto.
¿cuáles son las ventajas de usar el circuito anterior que solo usa una ¿Resistencia de 120 ohmios directamente de Vin para limitar Vout a 3.3V?
No puedo pensar en una ventaja de usar un divisor de resistencia sobre una resistencia de una sola serie, solo una desventaja.
Recuerde que, en una buena aproximación, el voltaje a través del LED es constante en un amplio rango de corriente de diodo. Por lo tanto, dada la tensión nominal del LED \ $ V_D \ $ y la corriente de operación deseada \ $ I_D \ $, solo se necesita una resistencia de serie con resistencia:
\ $ R_1 = \ dfrac {5V - V_D} {I_D} \ $
¿Qué sucede si agrega un \ $ R_2 \ $? Recuerde que \ $ V_D \ $ es (aproximadamente) constante y, por lo tanto, la corriente a través de \ $ R_1 \ $ no se modifica. Por lo tanto, el efecto de \ $ R_2 \ $ es reducir la corriente a través del LED sin reducir la potencia requerida de la fuente .
¿Por qué uno querría hacer esto? Si desea menos corriente de diodo, simplemente aumente el valor de \ $ R_1 \ $ con el beneficio de reducir la potencia requerida de la fuente.
En otras palabras, agregar un \ $ R_2 \ $ desperdicia poder sin beneficio.
Cometes algunos errores aquí.
Un LED produce un cierto voltaje directo sobre él cuando conduce la cantidad correcta de corriente. Esta tensión depende del tipo de LED. Un LED rojo típico tiene algo así como 2.2V sobre él cuando se conduce.
Como tal, su objetivo no es proporcionar al LED un voltaje específico, solo la corriente suficiente para permitir que funcione.
La forma más sencilla es colocar una resistencia en serie con el LED y conectar esta conexión de serie directamente a la fuente de voltaje. Por ejemplo:
Aquí el voltaje directo del LED es típicamente de 2.0V. La corriente que ingresa al LED se determina de la siguiente manera: I = (5V-2.0V) / 120Ohm = 25mA.
Esto es bastante alto, probablemente lo harías bien incluso con una resistencia de 1k.
Según Thévenin , todo lo que haces aquí es:
$$ V_ {TH} = \ dfrac {R_2} {R_1 + R_2} \ cdot V_ {IN} = 3.3 \ text {V} $$
$$ R_ {TH} = R_1 || R_2 = \ dfrac {R_1 × R_2} {R_1 + R_2} = 660 \ text {m} \ Omega $$
Un LED es completamente diferente de una bombilla. En aras de la discusión, considere que el LED siempre baja 3V (razonablemente típico de un LED blanco). No importa cuánta corriente alimente al LED, bajará estos 3V. Eso es hasta que libere el humo azul mágico, que lo hará en $$ I_ {LED} = \ dfrac {V_ {TH} -V_ {LED}} {R_ {TH}} = \ dfrac {3.3-3} {0.660 } = 450 \ text {mA} $$.
¿Ahora qué sucede si su LED tiene un voltaje "interno" ligeramente más alto o más bajo? Esto es muy común, incluso dos LED del mismo lote pueden diferir bastante.
Con esta ligera variación en los LED, puedes imaginar la diferencia de brillo.
Entonces, ¿qué sucede si su LED tiene un voltaje de avance ligeramente más alto que el voltaje de 3.3 V propuesto? ¡No se iluminará en absoluto!
En una nota al margen:
A costa de aproximadamente:
$$ P = \ dfrac {V_ {IN} ^ 2} {R_1 + R_2} = 8.5 \ text {W} $$
disipado en las dos resistencias.
Cómo conectar correctamente un LED
Revise la hoja de datos para:
Probablemente desee reducir la corriente del LED al 80% o menos del valor máximo para extender la vida útil del LED considerablemente.
Calcule la resistencia de la serie \ $ R_S = \ dfrac {V_ {IN} -V_F} {I_F} \ $
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