El brillo de un LED depende principalmente de la corriente que fluye a través de él.
Una bombilla incandescente convencional es efectivamente una resistencia, sigue la ley de ohmios V = I * R. Si duplica el voltaje, la corriente se duplicará y la potencia utilizada aumentará en un factor de 4 (no es del todo cierto). son algunos efectos relacionados con la temperatura pero lo suficientemente cerca por ahora).
Por otro lado, un LED es un diodo, como la mayoría de los diodos tiene un voltaje de polarización directa relativamente fijo. Por debajo de esa tensión, no fluye corriente, por encima de esa tensión, el flujo de corriente es ilimitado pero la tensión se reduce por la tensión de polarización. (Esta es una simplificación masiva, pero es lo suficientemente buena para la mayoría de los cálculos aproximados)
El voltaje dependerá de los materiales utilizados y dependerá del color. Por lo general, ~ 1.8-2V para rojo, amarillo o verde, ~ 3V para azul, blanco o "verde verdadero".
Esta caída de voltaje aumentará con la corriente, pero solo de 0.1 a 0.2 V, normalmente puede ignorar este efecto.
Como usted indicó en su pregunta, los LED están típicamente conectados con una resistencia en serie para limitar la corriente. ¿Por qué?
Piense en el LED como una caída de voltaje fija, se utilizará una cantidad fija de voltaje sin importar la corriente. Por lo tanto, si conecta un LED de 2V directamente a una fuente de 3V, quedará 1V a la izquierda sobre el resto del circuito. El resto del circuito en este caso serán las resistencias internas en la fuente de alimentación y los cables. Estas resistencias suelen ser bastante bajas (tan bajas que normalmente las ignoras) y por lo tanto una gran corriente fluirá.
Suponiendo que las resistencias están en la región de 0.1 omhs, esto daría una corriente de I = V / R = (3-2) / 0.1 = 10 amps.
La potencia disipada en el LED sería P = I * V = 10 * 2 = 20 vatios.
Esto calentaría muy rápidamente el LED hasta el punto donde se destruye. El mundo real es un poco más complejo, ya que el LED no es la caída de tensión fija con resistencia cero perfecta, pero el resultado final es el mismo en cualquier caso.
Si agregamos una resistencia en serie de 100 ohmios además de las resistencias internas, la corriente se reduce a 10 mA y el LED se ilumina muy bien.
Al cambiar el valor de la resistencia cambiará el brillo, la mayoría de los LED pequeños están limitados a unos 20 mA máx y no son visibles muy por debajo de 1 mA. Por lo general, casi no se percibe más de 10 mA (esto se debe más a la forma en que funcionan los ojos que a la forma en que funcionan los LED). También puede cambiar el brillo al encenderlos y apagarlos muy rápidamente, esto es más simple para los sistemas digitales y generalmente es más eficiente para un brillo percibido dado (de nuevo más debido a los ojos que a los LED), esto le permite cambiar el brillo Mientras que solo tiene una única resistencia fija en el hardware. Si planea usar una resistencia variable para establecer el brillo, entonces es una buena práctica incluir también un valor fijo pequeño para que con la resistencia variable en 0 la corriente esté limitada a 20 mA.
¿Y si añadimos dos LED en serie?
Cada LED necesita 2V para encenderse. Dos LEDs significan 4V. Con una fuente de 3V, no tenemos suficiente voltaje para desviar los diodos, lo que bloqueará todo el flujo de corriente. Los LEDs estarán apagados.
Si aumenta el voltaje y configura la resistencia limitadora de corriente correctamente, ambos se encenderán. Dado que el brillo depende de la corriente a través del LED y ambos tendrán la misma corriente, tendrán el mismo brillo (para el mismo tipo de LED).
¿Qué pasa si agregamos dos LED en paralelo?
Si agregamos dos en paralelo cada uno con su propia resistencia, entonces son efectivamente circuitos separados. Suponiendo que la fuente de alimentación sea suficiente, cada uno actuará como si fuera el único.
Si comparten la resistencia, entonces las cosas se ponen más interesantes. En teoría, esto funcionaría bien, necesitaría reducir a la mitad el valor de la resistencia para proporcionar la misma corriente de LED, pero aparte de eso, esperaría que funcionara.
Desafortunadamente, no hay dos LED idénticos, todos tendrán voltajes de polarización ligeramente diferentes, lo que significa que más corriente fluirá a través de uno que el otro (sería toda la corriente a través de uno si no fuera por el pequeño aumento de voltaje como corriente). incrementos que normalmente ignoramos).
Esto significa que dos LED en paralelo con una sola resistencia casi nunca tendrán el mismo brillo.
En general, cualquier cosa que necesite controlar un grupo de LED (p. ej., una luz de fondo) utilizará una larga serie de LED y aumentará el voltaje tan alto como sea necesario (dentro de lo razonable) para que todos tengan el mismo brillo.
