¿Se requiere una resistencia limitadora de corriente para los LED si el voltaje directo y el voltaje de suministro son iguales?

No, no es correcto, aunque solo sea porque ni el LED ni la fuente de alimentación son de 3,3V. La fuente de alimentación puede ser de 3,28 V y el voltaje del LED de 3,32 V, y luego el cálculo simple de la resistencia en serie ya no se sostiene.

El modelo de un LED no es solo una caída de voltaje constante, sino un voltaje constante en serie con una resistencia, la resistencia interna. Como no tengo los datos de su LED, veamos esta característica de otro LED, el LED Kingbright KP-2012EC :

Para corrientes superiores a 10mA la curva es recta y la pendiente es la inversa de la resistencia interna. A 20 mA, el voltaje directo es de 2 V, a 10 mA es de 1,95 V. Entonces la resistencia interna es

$R_{INT} = \dfrac{V_1 - V_2}{I_1 - I_2} = \dfrac{2V - 1.95V}{20mA - 10mA} = 5\Omega$.

El voltaje intrínseco es

$V_{INT} = V_1 - I_1 \times R_{INT} = 2V - 20mA \times 5\Omega = 1.9V.$

Supongamos que tenemos una fuente de alimentación de 2V, entonces el problema se parece un poco al original, donde teníamos 3,3V tanto para la fuente como para el LED. Si conectaríamos el LED a través de un 0$\Omega$resistencia (¡ambos voltajes son iguales después de todo!) Obtenemos una corriente de LED de 20 mA. Si el voltaje de la fuente de alimentación cambiara a 2,05 V, solo un aumento de 50 mV, entonces la corriente del LED sería

$I_{LED} = \dfrac{2.05V - 1.9V}{5\Omega} = 30mA.$

Entonces, un pequeño cambio en el voltaje dará como resultado un gran cambio en la corriente. Esto se muestra en la inclinación del gráfico y la baja resistencia interna. Por eso se necesita una resistencia externa mucho más alta, para que tengamos mejor controlada la corriente. Por supuesto, una caída de tensión de 10 mV sobre, digamos, 100$\Omega$da solo 100$\mu$A, que será apenas visible. Por lo tanto, también se requiere una mayor diferencia de voltaje.

Siempre necesita una caída de voltaje lo suficientemente grande sobre la resistencia para tener una corriente de LED más o menos constante.

Siempre necesita un dispositivo limitador de corriente. Cuando use una fuente de voltaje, siempre debe tener una resistencia, piense en lo que sucede cuando el voltaje cambia en una pequeña cantidad. Sin resistencia, la corriente del LED se dispararía (hasta que alcance un límite térmico debido a los materiales del LED). Si tuviera una fuente de corriente, entonces no necesitaría una resistencia en serie porque el LED funcionaría al nivel de la fuente actual.

También es poco probable que el voltaje directo del LED sea siempre exactamente el mismo que el suministro. Habrá un rango mencionado en la hoja de datos. Entonces, incluso si su suministro coincidiera exactamente con el voltaje directo típico, los diferentes LED funcionarían con corrientes muy diferentes y, por lo tanto, con brillos.

La relación IV en un diodo es exponencial, por lo que aplicar una diferencia de voltaje de 3,3 V +/- 5 % a un LED con una caída nominal de 3,3 V no dará como resultado una variación de intensidad del 5 %.

Si el voltaje es demasiado bajo, el LED puede atenuarse; si el voltaje es demasiado alto, el LED puede dañarse. Como dice Hans, un suministro de 3,3 V probablemente no sea suficiente para un LED de 3,3 V.

Al encender un LED, es mejor configurar la corriente, no el voltaje, ya que la corriente tiene una correlación más lineal con la intensidad de la luz. El uso de una resistencia en serie es una buena aproximación para configurar la corriente a través del LED.

Si no puede usar un suministro con suficiente margen para permitir una resistencia de ajuste de corriente, es posible que pueda usar un espejo de corriente . Eso todavía requiere una caída de voltaje, pero posiblemente no tanto como lo que necesitarías para una resistencia.

Necesita una caída de voltaje sobre la resistencia limitadora de corriente para que funcione. Y esa caída de voltaje debe ser sustancial para evitar corrientes altas cuando su 3.3V está un poco apagado (tal vez 3.45V por un tiempo). Si maneja un LED con una caída de voltaje de 1 V a través de una resistencia y el suministro es 1 V más alto, tendría aprox. la doble corriente.

Un LED necesita una corriente constante para brillar. Sin embargo, una fuente de corriente constante probablemente necesite más de 3,3 V para un LED azul, a menos que esté usando una versión de refuerzo.

Si la fuente de alimentación fuera exactamente de 3,3 V y la caída de voltaje en el LED fuera de 3,3 V, entonces no necesitaría una resistencia limitadora de corriente. Sin embargo, ¡el mundo no es perfecto y hay imperfecciones en todo!

Solo puede calcular un valor de resistencia de seguridad apropiado después de tener en cuenta la configuración de la fuente de alimentación y la variación en el voltaje directo del LED. Si piensas$V_{SOURCE}-V_{LED}$puede tener un error/variación hasta$0.5 \mbox{ }V$, entonces calcularía el valor de la resistencia para eso. Como ejemplo el caso de$\pm 0.5\mbox{ }V$, lo cual no es irrazonable para una fuente de 10% 5V:

Solo tenga en cuenta que esto probablemente no sea una buena idea en la práctica, pero es posible.

Si el voltaje directo y el voltaje de suministro son casi iguales, el uso de una resistencia producirá resultados que son muy sensibles a las variaciones en el voltaje de suministro o las características del LED. Si la resistencia está dimensionada para evitar dañar el LED si resulta que el voltaje de suministro está al máximo y el voltaje intrínseco del LED es mínimo, el LED solo se encenderá con una fracción de su brillo posible si el voltaje de suministro está al mínimo y el El voltaje intrínseco del LED está al máximo.

El uso de algún tipo de circuito regulador de corriente producirá resultados mucho mejores, aunque la mayoría de los circuitos reguladores de corriente simples tienen una cierta cantidad de voltaje de cumplimiento. Probablemente lo más fácil de hacer en muchos casos es usar un chip controlador de LED con un circuito de refuerzo incorporado. Algunos de ellos pueden hacer un buen trabajo regulando el brillo del LED independientemente del voltaje de suministro.

Incluso si los voltajes fueran los mismos, aún necesitaría agregar una resistencia. La única vez que no agrega una resistencia es cuando la salida de corriente de la fuente es menor o igual a la cantidad necesaria, por ejemplo, conectando un LED blanco a un CR2023. No se necesita resistencia, ya que la resistencia interna de la batería limita la corriente a un nivel aceptable.

No se preocupe por agregar una resistencia porque es lo más barato que puede agregar para proteger su LED, a menos que esté tratando con un LED de alta corriente.

Si está impulsando el LED desde una fuente con una resistencia interna muy baja, entonces el LED será sensible a pequeños cambios en el voltaje de suministro. Si está impulsando el LED desde una gran fuente de alimentación capaz de entregar en el rango de amperios, y se desvía 10 mV más, puede cocinar el LED.

Tenga en cuenta que en muchos casos, como las linternas económicas, los LED se consideran desechables, y están bastante seguros de que el voltaje del terminal de la batería no será más de lo normal para ese tipo de química de la batería; el LED probablemente funciona por encima de las especificaciones o justo al límite con baterías nuevas. Además, según la curva de conducción directa de los dispositivos, es posible que no pueda obtener, digamos, 20 mA en un LED blanco o azul con un suministro de 3,3 V. Y si hace los cálculos, poner una resistencia de 5 ohmios en serie con el LED no le dará mucha libertad de voltaje.

Sin embargo, hasta este momento solo nos hemos preocupado por la salud del LED, que parece un poco ingenuo. Me preocuparía mucho más estresar uno de los pines de E/S en un microcontrolador que me costó unos cuantos dólares que cocinar un LED que se puede comprar por menos de 2 centavos en eBay. Por lo tanto, si tuviera que conectar un LED a la salida de un chip costoso con un Vcc de 3,3 V, incluso si el LED tuviera una clasificación de 3,3 VI, probablemente preferiría agregar unos cientos de ohmios y apagar el LED con solo unos pocos mA que arriesgarse. dañando la parte costosa. Si quisiera que el LED fuera brillante, usaría un transistor o un chip dedicado para controlarlo. Con ese enfoque, puede hacer funcionar el LED con la fuente de alimentación sin procesar y usar una resistencia de caída más grande. Eso le da más libertad con el LED y hay menos posibilidades de dañar la parte costosa al sobrecargar la salida.

Los LEDS pueden manejar mucha más corriente PICO que el estado estable. Estudie la hoja de datos del LED y luego PWM el LED dentro de sus límites de ciclo de trabajo PICO y luego no necesitará una resistencia