Por que um resistor é necessário para os LEDs?

Enquanto procurava por uma tarefa básica para se familiarizar com o Raspberry Pi e seus pinos GPIO, decidi que dirigir um LED parecia bastante simples.

Ao investigar como executar esta tarefa, notei que a maioria das instruções indica a colocação de um resistor entre o pino GPIO e o LED. O tamanho do resistor varia de acordo com as instruções, mas normalmente na faixa de 260 ohms a 1 kilohm.

No entanto, nenhuma das instruções indica o motivo disso nem indica por que eles escolheram um tamanho (aparentemente) arbitrário do resistor.

Por que é necessário um resistor e como você saberia quais ohms devem ser?

O motivo é comum a todos os aplicativos de LED, não apenas ao Raspberry Pi (ou aos pinos GPIO).

Um LED só pode passar tanta corrente antes de se destruir (muito brilhante!). A corrente máxima varia de acordo com o tamanho e a cor do LED, mas para um LED vermelho de tamanho médio, geralmente pode-se considerar 20mA (verifique esse valor, se você tiver a folha de especificações para o LED à mão - e pequenos LEDs só podem lidar com pequena fração disso).

Um LED vermelho padrão geralmente tem uma queda de tensão em torno de 1,7v e, portanto, o valor do resistor pode ser escolhido para passar 20mA em (tensão - 1,7). Assumindo uma entrada de 5v, isso significa um resistor que passará 20mA a 3,3v, o que (usando a Lei de Ohm) nos fornece uma resistência mínima absoluta de 165 ohms.

O pior que pode acontecer com o uso de um resistor maior é que o LED fica mais escuro que o brilho máximo; portanto, para acomodar LEDs menores que podem passar apenas 10 mA, não é incomum usar 330 ohms e acima.

Eu colocaria um resistor de 470 ohm para uma fonte de 5V para um LED vermelho de tamanho médio e, se o LED estiver muito escuro, reduza-o levemente.

Se você estiver usando um LED vermelho em miniatura, então 1K ohms não soa ultrajante e, para cores mais exóticas (em particular azul, rosa e branco), convém calcular o valor você mesmo.

Primeiro de tudo, o LED é um diodo semicondutor. Um relacionamento entre corrente e tensão no diodo (em geral):

I = I (s) * [exp (eV / nkT) -1] (embora essa relação não seja exatamente real) \

E o mais notável é que uma pequena mudança na tensão produz uma mudança maior na corrente. E esta é a razão por trás do uso de um resistor com um LED em série.

Outra coisa é que geralmente o ponto de operação de um LED é inferior a 5 volts (aproximadamente 3,3 V). É por isso que usamos um resistor de valor adequado em série com o LED.

Siga o Básico: Resistores de separação para LEDs . E você terá a idéia de como escolher o resistor adequado para um LED específico.