Con i LED, un piccolo aumento della tensione si tradurrà in un grande aumento della corrente. Quindi è davvero difficile ottenere la giusta tensione per mantenere un LED alla giusta luminosità. Se lasci che il voltaggio diventi un po 'troppo alto potrebbe distruggere il LED.

Ciò che lo rende ancora più difficile è che quando il LED si surriscalda, aumenta anche la corrente. Naturalmente quando lo accendi tenderà a surriscaldarsi. Di conseguenza è semplicemente troppo difficile pilotare un LED con una tensione. Di solito deve essere messa in atto una qualche forma di limitazione della corrente. Non deve essere necessariamente un resistore, ma questo è probabilmente il modo più semplice per farlo.

Le lampadine a LED sono dotate di circuiti integrati che risolvono tutti questi problemi.

Le lampadine a incandescenza vecchio stile (comprese le lampadine alogene) sono diverse. La parte che si illumina è costituita da un sottile filo di tungsteno che si illumina quando diventa caldo. Il filo ha una resistenza che limita automaticamente la corrente. Questa resistenza è anche ciò che lo fa riscaldare. E, ciliegina sulla torta, la resistenza aumenta con la temperatura, quindi le lampadine a incandescenza sono davvero stabili quando alimentate da una fonte di tensione.

Il "problema" di un LED (e di ogni diodo) è che non ha una resistenza costante (statica, ohmica) ma "dinamica" che diminuisce all'aumentare della tensione applicata al diodo. Pertanto, nella legge di Ohm, sia la tensione che la resistenza cambiano ma in direzioni opposte - I = Vinc / Rdec. Di conseguenza, la corrente attraverso il diodo aumenta vigorosamente ... e se la tensione applicata è molto più alta (9 V qui) della tensione di soglia del diodo (tipicamente 2 V per un LED), la corrente e di conseguenza la potenza diventeranno inaccettabilmente alto. Per risolvere il problema, colleghiamo una resistenza in serie. Il funzionamento di questa rete è visualizzato in Fig. 1.

Fig. 1. LED presentato come un resistore dinamico stabilizzatore di tensione

Quando accendiamo l'alimentazione, la tensione (di ingresso) VIN aumenta da zero al massimo. Nella rappresentazione grafica, la sua curva IV (inclusa la resistenza R) si sposta a destra (si traduce). Allo stesso tempo, il diodo inizia a diminuire il suo resistano statico RST in modo che la sua curva IV ruoti in senso antiorario. Di conseguenza, il punto di lavoro A scorre verso l'alto lungo la parte verticale della curva IV del diodo. Le variazioni di corrente sono significative mentre la caduta di tensione VD (VF) attraverso il diodo non cambia: la resistenza differenziale del diodo è zero.

La lampada ad incandescenza inoltre non possiede una resistenza costante. Tuttavia, a differenza di un LED, la sua resistenza dinamica aumenta quando la tensione applicata attraverso la lampada aumenta. Ora, nella legge di Ohm, sia la tensione che la resistenza cambiano ma nella stessa direzione - I = Vinc / Rinc. Di conseguenza, la corrente e di conseguenza la potenza aumentano più lentamente ... e non diventeranno inaccettabilmente alte.

Quando dici lampadina immagino tu intenda una fonte di luce a incandescenza?In tal caso, la batteria da 9 V non ha abbastanza energia per danneggiare il suo filamento, che di solito è fatto di carbonio, tungsteno o titanio.Due dei requisiti del filamento sono l'elevata resistività e l'alto punto di fusione, che è una delle caratteristiche necessarie per farlo brillare e produrre luce.Si potrebbe anche dire che è il suo "resistore" ...

Perché non ho bisogno di una resistenza quando provo il circuito di una lampadina in una breadboard?

Una lampadina è pura resistenza: passa una corrente e si riscalda e diventa così calda che si illumina e produce luce. È intrinsecamente un metodo inefficiente per convertire l'elettricità in luce. Ha un voltaggio e una potenza nominale e quindi applichi il voltaggio corretto e ottieni un consumo di 10 watt, 20 watt, 40 watt ecc. E molto calore.

Un LED produce anche luce e produce luce con un'efficienza energetica forse fino a cinque o dieci volte superiore rispetto a una normale lampadina: questa è una delle sue maggiori attrazioni.

Grafico da qui.

Perché un LED ha bisogno di una certa resistenza e una lampadina no?

Lo svantaggio è che un LED viene fornito con limitazioni della tensione di alimentazione e ciò significa fare attenzione quando si applica tensione ad esso. Ovviamente un LED potrebbe essere dotato di una resistenza incorporata che gli consentisse di essere utilizzato con la stessa tensione di alimentazione di una lampadina, ma non ha senso utilizzare un LED per produrre energia luminosa in modo efficiente.

Quindi, se non hai bisogno di una sorgente luminosa altamente efficiente, usa un LED con una resistenza in serie. Se ti affidi all'efficienza energetica di un LED (perché è necessario), guidalo con attenzione, efficacia ed efficienza.

Da aggiungere alle risposte esistenti con una spiegazione dal sito pratico:

Una lampadina viene solitamente prodotta per un voltaggio specifico e poi collegata a una sorgente di voltaggio .

Dall'altro lato, un LED è sensibile alla corrente . La curva tensione / corrente varia non solo in base al colore, ma anche in base alle tolleranze di produzione. È anche molto ripido, quindi una piccola sovratensione causerà un'enorme corrente e la distruggerà immediatamente.

Di solito, i LED sono guidati da una sorgente di corrente costante. Nei circuiti semplici, questo è emulato da un resistore in serie che limita la corrente. Deve essere scelto in modo che la corrente rimanga entro le specifiche anche per LED con particolare bassa caduta di tensione, o con la diminuzione della resistenza che potrebbe verificarsi al variare della temperatura.

Quindi, un LED con una V _caduta variabile tra 3,2 e 3,4 volt non può essere pilotato in modo affidabile su una sorgente da 3,5 V utilizzando un resistore in serie poiché la corrente varierà ampiamente tra la V _{consentita intervallo} . Quando si utilizza un'alimentazione a 9 V, vi è una caduta di tensione abbastanza grande sul resistore da stabilizzarlo anche quando si utilizzano LED UV con una _caduta alta V, come un LED UV che raggiunge 4,4 VV _{caduta (la V caduta aumenta approssimativamente in modo inversamente proporzionale alla lunghezza d'onda della luce emessa).}

Tuttavia, come notato, in quasi tutte le applicazioni industriali che utilizzano LED ad alta potenza (quindi non solo come LED di stato) sono alimentati dalla corrente.

Sia la lampadina che il LED sono elementi non lineari e sono diversamente non lineari. (vedi qui: http://physicsexperiments.eu/2097/light-bulb-current-voltage-characteristic e qui https://www.electronics-tutorials.ws/diode/diode_8 .html per i grafici I / V.)

In particolare, la resistenza di un diodo diminuisce rapidamente quando la tensione o la corrente viene aumentata e la resistenza di un filamento incandescente sale leggermente.

Per ottenere un funzionamento stabile (come in piccole modifiche di qualsiasi parametro per non portare grandi e possibilmente dannose modifiche di qualche altro parametro) il LED deve essere alimentato con una corrente più o meno costante e la lampadina deve essere alimentata una costante tensione.

Non che tu non possa fare il contrario.

Puoi alimentare perfettamente un LED con i suoi 3.09 +/- 1% volt (3.09 sono un tipico esempio per un LED blu o bianco e il numero esatto dipende anche dalla temperatura del LED) al fine di mantenere l'emissione luminosa in Limiti +/- 50%. Per lo stesso LED, 3,5 volt sono immediatamente dannosi e 2,8 volt non sono affatto luce. Non è un affare, vero?

La lampadina, se utilizzata con una sorgente di corrente invece che con una sorgente di tensione, è più indulgente. Inizierà piuttosto lentamente (ad esempio, 1-3 s per le lampade ad alta potenza) e diventerà sempre più luminoso con l'invecchiamento, portando a un invecchiamento molto più rapido.

Un resistore per il LED è solo una semplice sorgente di corrente. Puoi anche usare un'altra sorgente di corrente (più o meno costante) che non include esplicitamente un resistore. I LED di alimentazione vengono utilizzati con una sorgente di corrente in modalità di commutazione integrata. Puoi anche utilizzare una singola batteria CR2032 come fonte di corrente senza altri elementi: alimenterà un led da 5 mm per un giorno o due con una corrente di 4-10 mA.