Почему резистор должен быть на аноде светодиода?

96

Пожалуйста, будьте добры, я электронщик. Это связано с получением светодиода для излучения фотонов.

Из того, что я прочитал (Начало работы в электронике - Forrest Mims III и Make: Electronics), электроны перетекают с более отрицательной стороны в более положительную сторону.

В примере эксперимента (с участием первичного сухого элемента, переключателя SPDT, резистора и светодиода) говорится, что резистор ДОЛЖЕН быть подключен к аноду светодиода. На мой взгляд, если электроны текут от отрицательного к положительному, не будет ли поток электронов проходить через светодиод перед резистором; тем самым делая резистор бессмысленным?

Spechal
источник
15
В то время как электроны текут от отрицательного к положительному, обычно лучше просто придерживаться соглашения о том, что ток течет от положительного к отрицательному, чтобы вы никого не путали, когда говорите об этом.
Ник Т
@NickT: также phys.stackexchange.com/a/17131/176
эндолит

Ответы:

125

Резистор может быть на любой стороне светодиода, но он должен присутствовать. Когда два или более компонента соединены последовательно, ток будет одинаковым во всех из них, и поэтому не имеет значения, в каком порядке они находятся. «резистор не может быть исключен из цепи».

Карл Рэймонд
источник
9
Или, проще говоря, это читается как «резистор должен быть подключен к аноду», а не «резистор должен быть подключен к аноду ».
user253751
Верно ли, что ток начинается с 0А и увеличивается до тех пор, пока он не достигнет предела доступного прохода? Потому что в противном случае порядок, в котором вы размещаете компоненты, будет иметь значение, не так ли? Просто к сведению, я абсолютный новичок в электронике.
xorinzor
Мы можем описать схемы с уравнениями достаточно хорошо (с приближениями «сосредоточенных элементов», которые ломаются после точки), используя правила как закон Ома и законы Кирхгофа. Затем мы можем решить уравнения и найти напряжения между компонентами и токи в петлях. Похоже, вы входите в философскую территорию, спрашивая: «Как резистор узнает? Какой механизм?» Физические системы могут прийти к решению уравнений и без карманного калькулятора. Как? Я - любитель, поэтому я не могу сказать, что происходит с умом электрона. Может быть, физик может.
Карл Рэймонд
@ xorinzor Не совсем: электроны движутся со скоростью, примерно равной скорости света, так что нет точного времени «ускорения» или «разогрева». Это более или менее 0 к «полному» (независимо от того, является полным) мгновенно. При этом, независимо от того , что , если ток течет через два или более элементов, соединенных последовательно , то этот ток является одинаковым значением для всех элементов в этой цепи.
Джон Доу
4
@JohnDoe Электроны движутся не близко к скорости света, а скорее двигаются в довольно неторопливом темпе, называемом скоростью дрейфа. Тем не менее, электромагнитные волны (которые несут информацию о напряжении и токе по всей цепи) действительно движутся со скоростью света.
pr871
63

Нет, это не сделает резистор бессмысленным. Представьте, если бы резистор был таким большим, он полностью препятствовал прохождению электронов. Имеет ли значение какая сторона светодиода включена? В любом случае, это сломает цепь и предотвратит протекание тока.

Не думайте об отдельных частицах, проходящих по кругу. Заряженные частицы не «расходуются» светодиодом. Они проходят через это, и их движение - это то, что переносит энергию из одного места в другое.

Подумайте обо всех частицах, движущихся во всех точках контура одновременно, как ремень или цепь. Если вы замедляете цепь в одной точке, она замедляется и в любой другой точке из-за того, что звенья толкаются и тянутся друг против друга.

В детстве я читал « Приступая к работе в области электроники» и думаю, что такие идеи плохо преподносятся. Мне пришлось все отучить в колледже и не рекомендовать это. Попробуйте это вместо этого:

Попробуйте эту схему . Когда вы регулируете сопротивление, это только замедляет заряды перед резистором, или это изменяет скорость всех зарядов во всей цепи?

эндолиты
источник
12
Мне нравится аналогия с «цепочкой» или «звеном». Мне говорили другие аналогии, но ни одна из них не была так хороша.
Kellenjb
1
Рукоятка на одном конце цепи и нагрузка на другом конце. Когда вы поворачиваете его, вся цепь движется, но она не израсходована. Энергия передается натяжением звеньев цепи, и это тяговое движение очень быстро распространяется от источника к нагрузке, даже если звенья цепи движутся медленно. Единственным недостатком аналогии является то, что звенья только тянут, они не давят на другую половину цепи. Трубы, наполненные водой, работают немного лучше.
эндолит
3
Этот апплет Circuit Simulator потрясающий ... играл с ним уже 30 минут. :)
Spechal
1
@ Ганнибал: Почему бы начальный всплеск тока? Представьте, что вы слегка нажимаете на велосипедное колесо и начинаете крутить педали. Есть ли внезапный скачок скорости в цепи в любой момент?
эндолит
1
@endolith да, ты сделал.
Том Оже
17

Независимо от того, на какой стороне установлен резистор, он ограничивает величину тока, который протекает через светодиод. Обычно гораздо проще не думать о том, что делают электроны, а просто думать об этом в смысле сопротивления, тока, напряжения, а иногда и мощности.

В случае светодиода, если вы подключите источник постоянного напряжения к светодиоду, светодиод будет работать почти как сопротивление 0, которое будет основано на V = IR (или V / R = I), что приведет к очень большому току , который заставляет светодиод "всплывать".

Вы должны подключить резистор, чтобы установить ток, который ожидает ваш светодиод.

Kellenjb
источник
11

Резистор не должен быть на стороне анода, но он должен быть там (если напряжение источника питания не равно или меньше, чем падение напряжения светодиода.)

В конце концов, если у вас есть 9-вольтовый источник питания и светодиод, который падает на 2 вольт, то остальные 7 вольт должны куда-то пропасть.

Даниэль Т.
источник
7

Посмотрите снова на книгу Форрест Мимс III . Это не утверждает, что резисторы должны быть на аноде и есть примеры, где они находятся на катоде. В моей редакции книги 1988 года серия защиты светодиодов представлена ​​на стр. 69:

ЦЕПЬ ПРИВОДА СИД - Поскольку светодиоды зависят от тока, обычно необходимо защитить их от чрезмерного тока с помощью последовательного резистора. Некоторые светодиоды имеют встроенный последовательный резистор. Большинство нет .

Затем дается формула о том, как рассчитать сопротивление по напряжению питания и прямому току светодиода. На сопровождающей диаграмме резистор установлен на аноде, пренебрегая объяснением, что выбор является произвольным.

Однако на той же странице представлено устройство «индикатор полярности светодиодов», в котором два светодиода «спина к спине» совместно используют резистор, который обязательно находится на аноде одного и катоде другого. В «индикаторе полярности трех состояний» ограничительный резистор находится на стороне питания, а не на стороне заземления.

Обычно в некотором смысле лучше (если есть выбор) подключить важное устройство к земле, а окружающие принадлежности, такие как резисторы смещения, находиться на стороне питания.

В высоковольтных цепях выбор между нагрузкой на стороне питания или на стороне заземления имеет значение с точки зрения безопасности. Например, следует ли установить выключатель света на горячей стороне лампы или на нейтрали? Если вы подключите выключатель так, чтобы свет выключался путем прерывания возврата нейтрали, это означает, что розетка лампочки постоянно подключена к горячей! Это означает, что если кто-то выключит выключатель перед заменой лампочки, это не будет более безопасным; главная панель должна использоваться для разрыва горячего соединения с розеткой. В цепи аккумуляторной батареи нет защитного заземления: минусовая клемма произвольно обозначена как общая обратная связь, и для этой общей частоты используется слово «земля».

То, находится ли нагрузочное устройство на стороне заземления или на стороне питания, также имеет значение, если напряжение от устройства передается на какую-либо другую цепь, где оно используется для какой-либо цели. Светодиод 1,2 В, анод которого подключен к 5 В, обеспечит считывание 3,8 В с катода, если ток течет. Если вместо этого катод заземлен, то анод будет показывать напряжение 1,2 В. Таким образом, размещение резистора не имеет значения, если в схеме не существует такой ситуации: нет третьего соединения с переходом между резистором и светодиодом, которое влияет на какую-то другую схему.

Kaz
источник
6

Светодиод не требует наличия резистора на стороне анода или на стороне катода. Требуется ограничение тока, и резистор - один из способов сделать это.

Другие способы ограничения тока:

  • использовать источник тока вместо источника напряжения
  • сделать источник напряжения очень близким к прямому напряжению светодиода, полагаясь на собственное сопротивление светодиода, чтобы ограничить ток до безопасного уровня
  • отрегулируйте рабочий цикл напряжения таким образом, чтобы светодиод никогда не рассеивал разрушительное количество тепла

Это сложные решения текущей проблемы ограничения. Последовательный резистор обычно (но не всегда) является лучшим решением.

hoosierEE
источник
0

Если вам важно следить за током через светодиод, установите резистор на нижнюю сторону. Так будет проще измерить ток на каждом светодиоде. Под «проще» я имею в виду, что вы фиксируете один датчик вольтметра на GND, а другой используете только для считывания напряжений на резисторах. Таким образом, ток через светодиод будет:

ILED=VRRILED:The current through the LEDVR:The voltage on the resistorR:Resistor series with the LED

Если вы хотите следить за напряжением на светодиодах, вам следует подключить светодиоды к его нижней стороне. Таким образом, вы можете прочитать напряжение, установив один из датчиков на GND.

Если вас не волнует напряжение или ток на светодиодах / через них (например, вы работаете с цифровой цепью, или светодиод является только индикатором), то не имеет значения, с какой стороны вы подключаете светодиоды и резисторы.

hkBattousai
источник
0

Функционально это не имеет значения. Элементы (светодиод и нагрузочный резистор) соединены последовательно, поэтому ток, протекающий через них, будет одинаковым независимо от порядка их подключения.

Тем не менее, если светодиод работает на нижней стороне, я предпочитаю установить нагрузочный резистор с VDD на светодиодный анод. Причина? При таком подключении, если на аноде имеется короткое замыкание на GND (например, от датчика с ошибкой), это не погубит светодиод. И наоборот, если светодиодный анод привязан к VDD, а нагрузочный резистор - к катоду, короткое замыкание светодиодного катода обеспечивает полную подачу питания через светодиод, что создает приятный щелкающий шум ...

hacktastical
источник
-4

он не должен быть на какой стороне анода или катода, так как он не имеет полярности. Но я делаю это на стороне анода для одного светодиода и на стороне катода на последовательном светодиодах. параллельные соединения на катодной стороне.

ньютон
источник
3
Это не потому, что у него нет полярности. Другой диод имеет полярность и также может быть размещен с любой стороны. И параллельные соединения на катодной стороне тоже не верны: опять обе стороны в порядке.
Федерико Руссо