Hai l'idea giusta. In parte.

Un LED utilizzato con un resistore in serie spreca l'energia dissipata nel resistore. A seconda della tensione dell'alimentatore, puoi facilmente sprecare più energia nel resistore di quanta ne usi per il LED.

Finora hai ragione.

Quello che voglio correggere è l'idea che il resistore sia lì per abbassare la tensione.

Il resistore serve a limitare la corrente.

I LED sono dispositivi pilotati da corrente. La tensione diretta varia con la corrente e la temperatura.

Per ottenere una luminosità stabile da un LED, regola la corrente.

Avrai notato che il calcolo per il resistore in serie utilizza la corrente LED desiderata. Prendi la differenza tra la tensione di alimentazione e la tensione diretta (approssimativa) del LED e dividila per la corrente per trovare il valore per il resistore in serie.

Se provassi a regolare un LED solo regolando la tensione, distruggeresti il ​​tuo LED molto rapidamente. Appena sotto la tensione diretta, il LED non si accende affatto. Appena al di sopra della tensione diretta, il LED diventa la cosa migliore dopo un cortocircuito. C'è un piccolo intervallo nel mezzo in cui si accende e passa solo un po 'di corrente.

Quella piccola gamma è impossibile da raggiungere con un solo regolatore di tensione - sposta con la temperatura e la corrente - la corrente rende il LED più caldo e più caldo fa sì che il LED conduca di più. Potresti variare la tensione su e giù selvaggiamente con una sorta di circuito di feedback che misura la corrente.

Oppure, per cominciare, regola la corrente. Non fornire più corrente di quella necessaria per accendere il LED alla luminosità desiderata e lasciare che la tensione agisca come preferisce: la tensione non interessa.

Sì, quel resistore spreca energia.

Se l'autore utilizza un LED come indicatore luminoso, sta sprecando molta più energia scegliendo il LED.Un LED che necessita di 20 mA per essere visualizzato in una stanza ben illuminata è tipico della tecnologia degli anni '70.Se acquisti LED a luminosità più elevata, farai esplodere i tuoi bulbi oculari a 20 mA e ti ritroverai a fermare la cosa fino a 1 mA circa.Uno di questi LED, con un resistore corrispondente, utilizzerebbe 3,3 mW a 3,3 V, mentre un LED da 20 mA e 1,5 V da solo (a prescindere dal resistore) utilizzerebbe 30 mW.

Il modo migliore per ridurre il consumo energetico del circuito sarebbe utilizzare i LED più efficienti che potresti trovare e alimentarli con un convertitore a commutazione.Un convertitore switching decente avrà un'efficienza compresa tra l'80% e il 95%, quindi utilizzerai tra il 25 e il 5% in più di energia rispetto al solo LED.Ma dovresti usarne uno per LED (o stringa di LED) ed è difficile giustificare un convertitore di commutazione super efficiente per ogni spia.

No, non ti manca nulla.L'energia consumata dal resistore viene sprecata ma, se stavi contemplando un circuito che utilizzava decine o centinaia di LED, potresti prendere in considerazione un regolatore buck per abbassare la tensione di alimentazione del circuito LED fino a forse 3 volt e ottenere un notevole risparmio energetico netto per LEDguidare.

Avrai ancora bisogno di un resistore da 50 ohm, ma cadrà solo intorno a 1 volt e dissiperà solo 20 mW.

La buona notizia è che molti LED moderni richiedono solo un paio di mA per ottenere una luminosità sufficiente per le applicazioni "standard".

Un punto che vorrei menzionare è i circuiti che dovrebbero essere LED di azionamento.Il circuito a corrente costante può tornare utile per risparmiare energia quando è necessario pilotare più LED.

In generale si desidera pilotare i LED con una tensione appena prossima alla caduta di vorlage in avanti.La tensione è necessaria solo per polarizzare il LED.La luminosità dovrebbe essere controllata dalla corrente che lo attraversa.Un BJT e un amplificatore operazionale possono agire come un semplice circuito a corrente costante.Il problema è critico quando si guidano LED in serie o LED ad alta potenza.

A seconda del numero di LED e dei criteri di costo o alimentazione, è necessario prendere una decisione.Lascialo così com'è con la combinazione di resistori.Se il risparmio energetico è un must, ripensare all'intera strategia dei livelli di tensione di alimentazione e delle opzioni LED.Altre risposte hanno già messo in luce le opzioni a basso consumo

Ecco cosa ti stai perdendo. Il tuo alimentatore ha un potenziale dato: 5 V. Non se ne andrà. Quando metti 5 V su un componente che non è in grado di gestirlo, devi fare qualcosa con quel potenziale extra o sbilancerai il rapporto tensione / corrente nel circuito e il componente verrà danneggiato (in questo caso il LED).

Il LED non è di per sé abbastanza forte da resistere al potenziale applicato attraverso di esso - questo è specificamente il motivo per cui la scheda tecnica ti dice che può sopportare solo un potenziale attraverso di esso di 2 VDC. Questa è la prima cosa. La seconda cosa è la quantità di corrente che lo attraversi: in questo caso, la scheda tecnica apparentemente dice 20 mA. Tieni presente che solo perché una scheda tecnica fornisce un valore di corrente massimo di 20 mA, non significa che dovresti effettivamente utilizzare il dispositivo a quel livello (o dovresti farlo tu). Di solito non ci sarà alcuna differenza apprezzabile tra 8-10 mA e 20 mA, a seconda del colore.

Il resistore che usi sta facendo un paio di cose: sta assorbendo il lasco per la tensione che il LED non è in grado di gestire, e sta limitando la corrente attraverso il LED a ciò che designi di voler attraversare.

Il calore dissipato dal resistore non è in eccesso o residuo; in realtà è solo il calore generato dalla quantità di corrente a cui stai limitando il LED. Questo è un punto importante. Il resistore non può dissipare l'energia che non scorre attraverso di esso. E certamente non trasporta l'intera corrente del tuo alimentatore.

Quindi, la legge di Ohm dice:

  R = E / I
R = (5 V - 2 V) / 0,008 A
R = 3 V / 0,008 A
R = 375 ohm
 

In questo caso, andremo con 360 ohm (è il più vicino disponibile).

  I = E / R
I = (5 V - 2 V) / 360 Ω
I = 3 V / 360 Ω
I = 0,0083 A (o 8,3 mA).
 

Ora che sai quanta corrente scorre e quale resistenza utilizzare, puoi calcolare la quantità di grasso necessaria per una resistenza, in base a ciò che sta dissipando:

La legge di Watt è utile qui:

  P = I * E
P = 0,0083 A * 3 V
P = 0,0249 watt
P = 24,9 mW
 

Ora che sai quanta energia viene dissipata, puoi dimensionare il resistore.Un resistore da 8 watt (1/8 di watt) dissiperà 125 mW.Per sicurezza, vuoi un resistore in grado di gestire due volte i tuoi requisiti di alimentazione.Pertanto, 2 * 24,9 mW = 49,8 mW.Quella piccola quantità è di gran lunga inferiore a 125 mW, quindi puoi utilizzare un resistore da 8 watt.

Spero che questo aiuti.

I LED sono progettati per essere pilotati a una particolare corrente .

Il modo ideale per pilotarli è con una sorgente di corrente, come un alimentatore switching che funziona in modalità a corrente costante.Questo sarà il di solito più efficiente, ma su carichi molto piccoli come questo, il suo sovraccarico potrebbe essere peggiore del resistore.

Il resistore è fondamentalmente un modo super economico per convertire una sorgente a tensione costante in una sorgente di corrente (non ho detto costante).Come ogni regolatore resistivo (si pensi all'LM7805), spreca molta energia sotto forma di calore.