¿Por qué los LED necesitan resistores y las lámparas no lo hacen en un circuito en serie [cerrado]

Encontrará su respuesta en las curvas características de los dispositivos en cuestión.

Considerelascurvascaracterísticasdelascargasresistivas.Lacorrienteaumentalinealmenteconlatensión.Estosignificaqueparacualquiervoltajeaplicado,unaciertacorrienteproporcionalfluiráatravésdeldispositivo.Laslámparassonaproximadamentecargasresistivasporloquesecomportandeestamanera.Loimportanteessaberqueunaumentoenelvoltajeproduceunaumentoproporcionalenlacorriente.

Entonces,supreguntaa,siaumentaelvoltajeaunacargaresistivaenunfactorde\$110\$,lacorrientetambiénaumentaráenunfactorde\$110\$.Como\$P=IV\$,lapotenciaaumentaráenunfactorde\$110^2=12100\$.Estoprobablementedestruirátulámparade2V.Lascargasresistivasno"dibujan lo que quieren". Dibujan corriente que es proporcional al voltaje aplicado.

Ahora, considera la curva para el diodo. La corriente a través del diodo es un exponencial de la tensión a través de él. Esto significa que un aumento en el voltaje a través del diodo produce un aumento exponencialmente mayor en la corriente. En la práctica, el exponencial es tan pronunciado que cualquier voltaje superior a \ $ \ approx0.6V \ $ (para silicio) producirá una gran corriente.

En teoría, podría ejecutar un LED sin ningún tipo de resistencia de resistencia. Sin embargo, necesitarías controlar el voltaje aplicado de manera muy precisa. Incluso una pequeña desviación en el voltaje aplicado creará grandes cambios en la corriente debido a la inclinación de la curva exponencial.

Por ejemplo, el diodo 1N4001 comienza a conducir a \ $ \ approx0.6V \ $. En \ $ 1V \ $, la corriente está alrededor de \ $ 2A \ $. En \ $ 1.4V \ $ la corriente está sobre \ $ 10A \ $. Y esto es en un dispositivo que tiene una corriente máxima de solo \ $ 1A \ $!

Por lo tanto, a diferencia de una carga resistiva, controlar la corriente a través de un diodo o LED usando el voltaje no es una buena idea. Una mejor manera es controlar la corriente a través del LED o diodo para que sea lo que usted desea. Una forma muy sencilla de hacer esto es usar una resistencia.

Con respecto a su parte c , conecte tres LEDs \ $ 2V \ $ en serie a un suministro de $ 12V \ $. El propósito de la resistencia en ese circuito es limitar la corriente, no el voltaje. Considere el siguiente circuito que creo que es lo que tenía en mente:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Observe que después de cada LED, el voltaje cae exactamente por la caída de un diodo (que en este caso es \ $ 2V \ $). Como hay 3 LED, esto hace que \ $ 6V \ $ caiga a través de la resistencia. Entonces, solo tiene que elegir el valor del resistor para que la corriente a través de él sea lo que desea. La resistencia no reduce el voltaje a los LED, su resistencia limita la corriente.

Si, por "lámpara", te refieres a una lámpara incandescente, están diseñados de modo que con el voltaje nominal a través de ellos su resistencia limitará la corriente a través de la lámpara.

, por otro lado, no están clasificados por el voltaje, están clasificados por la corriente, y lo que sucede cuando se pone la corriente nominal en ellos es que bajarán un cierto voltaje.

Entonces, digamos que usted tiene un LED que tiene una capacidad nominal de 20 miliamperios y que con esa corriente bajará 2 voltios. Luego, si desea conducirlo desde una fuente de 6 voltios, tendrá que conectarlo en serie con una resistencia que bajará los 4 voltios adicionales con 20 miliamperios a través de la resistencia.

De la ley de Ohm, el valor de esa resistencia será:

$$ R = \ frac {E} {I} = \ frac {6V - 4V} {0.02A} = 100 \ Omega $$