teniendo en cuenta la resistencia del LED

no se modelan mejor como una resistencia pura. Como se señaló en algunas otras respuestas, los LED reales tienen resistencia, pero a menudo esa no es la principal preocupación al modelar un diodo. Un gráfico de relación corriente / voltaje de un LED:

Ahoraestecomportamientoesbastantedifícildecalcularamano(especialmenteparacircuitoscomplicados),perohayunabuena"aproximación" que divide el diodo en 3 modos de operación discretos:

• Si el voltaje a través del diodo es mayor que Vd , el diodo se comporta como una caída de voltaje constante (es decir, permitirá que la corriente que pase para mantener V = Vd ).

• Si el voltaje es menor que Vd pero mayor que el voltaje de ruptura Vbr , el diodo no conduce.

• Si la tensión de polarización inversa está por encima de la tensión de ruptura Vbr , el diodo vuelve a ser conductor, y permitirá que la corriente que pase mantenga el V = Vbr .

Supongamos que tenemos algún circuito:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Primero, vamos a asumir que VS > Vd . Eso significa que el voltaje en R es VR = VS - Vd .

Usando la ley de Ohm, podemos decir que la corriente que fluye a través de R (y por lo tanto D) es:

\ begin {equation} I = \ frac {V_R} {R} \ end {ecuación}

Conectemos algunos números. Diga VS = 5V , R = 2.2k , Vd=2V (un típico LED rojo).

\ begin {equation} V_R = 5V - 2V = 3V \\ I = \ frac {3V} {2.2k \ Omega} = 1.36 mA \ end {ecuación}

Ok, ¿qué pasa si VS = 1V , R = 2.2k y Vd = 2V ?

Esta vez, VS < Vd , y el diodo no conduce. No hay corriente que fluya a través de R , así que VR = 0V . Eso significa VD = VS = 1V (aquí, VD es el voltaje real a través de D , donde -como Vd es la caída de voltaje de saturación del diodo).

Al contrario de algunas de las otras respuestas, los LED do tienen resistencia. Es pequeño, pero no insignificante. La resistencia por sí sola no es suficiente para caracterizar su comportamiento, pero decir que los LED tienen una resistencia a no es solo una simplificación válida a veces .

Consulte, por ejemplo, este gráfico de la hoja de datos de LTL- 307EE , que elegí sin otra razón que no sea el diodo predeterminado en CircuitLab, y un indicador LED bastante típico:

¿Vescómolalíneaesesencialmenterectaynoverticalporencimade5mA?EsoesdebidoalaresistenciainternadelLED.Estaeslasumadelaresistenciadeloscables,loscablesdeuniónyelsilicio.

UnLEDsinresistenciatieneunarelaciónexponencialentrelacorriente\$I\$yelvoltaje\$V_D\$,segúnel Schockley ecuación de diodo :

$$ I = I_S \ left (e ^ {V_D / (nV_T)} - 1 \ right) $$

No te aburriré con las definiciones de todos los términos: lee más en Wikipedia si quieres saberlo. Solo debes saber que son constantes para un LED dado. Mire los términos \ $ I \ $ y \ $ V_D \ $ y vea cómo se relacionan exponencialmente. Para este ejemplo, elegí \ $ V_T = 25.85 \ cdot10 ^ {- 3} \ $, \ $ n = 1 \ $, y \ $ i_s = 10 ^ {- 33} \ $.

Considere la relación de voltaje-corriente para una resistencia, que está dada por ley de Ohm :

$$ I = \ frac {V} {R} $$

Claramente están relacionados linealmente. Si tuviera que graficar esta relación de voltaje / corriente para una resistencia como lo hace la hoja de datos anterior para el LED, obtendría una línea recta, pasando por \ $ 0V, 0A \ $, y la pendiente de esta línea es la resistencia \ $ R \ $.

Aquí hay una gráfica con una resistencia, un diodo "ideal" de acuerdo con la ecuación de diodo de Schockley y sin resistencia, y un modelo más realista de un LED que incluye cierta resistencia:

Puede ver eso para los valores de \ $ & gt actuales; 5mA \ $, el diodo ideal parece una línea vertical. En realidad es simplemente muy empinado, pero a esta escala, parece vertical. Pero los LEDs reales no hacen esto, ni siquiera se cierran. Si observa la pendiente de la línea en la hoja de datos anterior, se ve como una línea recta a través de \ $ (1.8V, 5mA) \ $ a \ $ (2.4V, 50mA) \ $. La pendiente de esa línea es:

$$ \ frac {2.4V - 1.8V} {50mA-5mA} = \ frac {0.6V} {45mA} = 13 \ Omega $$

Por lo tanto, la resistencia interna del LED es \ $ 13 \ Omega \ $.

Por supuesto, también debe incluir la caída de tensión directa del LED en sus cálculos, que es responsable del cambio a la derecha entre el resistor y el real LED líneas. Pero, otros ya han hecho un buen trabajo explicando eso.

Al final del día, solo necesita modelar aquellos aspectos de un LED que son importantes para su aplicación. \ $ 13 \ Omega \ $ de resistencia no es significativo si va a agregar otro \ $ 1000 \ Omega \ $. La diferencia en la curva de voltaje actual no es significativa si el LED solo estará encendido o apagado . Pero, con el fin de comprender qué suposiciones simplificadoras está haciendo, y cuando esas suposiciones simplificador ya no son válidas, quise explicarle: un LED tiene tiene resistencia.

Los diodos, en general, no tienen resistencia (además de la pequeña cantidad de los conductores dentro del paquete), sin embargo, tienen una caída de voltaje a través de ellos, cuya cantidad depende del material semiconductor utilizado en su construcción . Para los LED típicos, esta caída de voltaje es ~ 1.5V. La caída de voltaje está relacionada con el intervalo de banda en el semiconductor (la diferencia de energía entre el estado electrónico de límite más alto y la "banda de conducción"). Esta caída de voltaje depende ligeramente de la temperatura y la corriente, pero no de manera significativa para una aplicación de LED simple.

Para ilustrar, aquí está la curva I-V para un diodo típico, tenga en cuenta que la corriente aumenta asintóticamente después de alcanzar un cierto umbral de voltaje. Tenga en cuenta que a diferencia de una resistencia, la curva IV es muy no lineal.

Si conecta el diodo directamente a su batería sin resistencia, la corriente en el diodo se determina solo por la resistencia (muy pequeña) en el cableado y la resistencia interna de la batería, por lo que la corriente en el diodo será enorme y (lo más probable) se quemará, porque el diodo por sí solo no ofrece resistencia pero conduce la corriente.

Para responder a su pregunta, para calcular la corriente que fluye a través del diodo, debe determinar la tensión de alimentación, restar la caída de tensión del diodo y usar esta nueva tensión inferior para calcular la corriente utilizando su resistencia limitadora.

El LED tiene una caída de voltaje incorporada (debido a la naturaleza de un LED). Puede consultar la hoja de especificaciones del LED que compró para determinar la caída. El color del LED generalmente afecta la caída de voltaje a través de él.

Para una explicación más detallada:

enlace