Calcule o Resistor para qualquer LED

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Curva característica do LED

Os LEDs (light-emitting diode), ou diodo emissor de luz, são os dispositivos mais utilizado para indicações, seja de circuito ligado, status de operação, etc. Os mesmos apresentam dois parâmetros relevantes, que são sua tensão de trabalho e corrente de consumo. A curva característica de tensão versus corrente de um LED pode ser vista na Figura 1, sendo muito semelhante à curva de um diodo comum.

Figura 1 - Curva característica de um LED.
Figura 1 – Curva característica de um LED.

Note que o LED por sua vez inicia a condução a partir de uma tensão um pouco mais alta em comparação ao diodo comum de silício, que tem início de condução típico a partir de 0,7V. No gráfico da Figura 01, temos uma corrente de 20mA com a tensão de 2V. Em geral, para que consigamos manter o LED com a tensão de trabalho e corrente corretos, é necessário o cálculo de um resistor, que irá limitar a corrente do LED. Novamente observando o gráfico da Figura 1, no caso de uma tensão de 2,2V já teríamos uma corrente de 120mA circulando pelo LED, o que provavelmente resultaria em sua queima. Imagine então se ligássemos 5V ou 12V direto em um LED com tensão de trabalho de 2V…

 

Current-sourcing e Current-sinking

Existem dois modos básicos de se realizar a ligação de um LED, conhecidos como current-sourcing, onde o anodo recebe a tensão positiva para ligar o LED; e current-sinking, onde o catodo recebe a tensão negativa para ligar o LED, conforme Figura 2.

Figura 2 - (a) Modo current-sourcing (b) Modo current-sinking.

Figura 2 – (a) Modo current-sourcing (b) Modo current-sinking.

Logo, quando temos uma tensão +V no circuito da Figura 2 (a) o LED acenderá. O resistor R1 deverá ser calculado de acordo com a tensão +V, tensão e corrente de trabalho do LED. Com zero Volts o LED estará apagado. No caso da Figura 2 (b), o LED é ligado com zero Volts no seu catodo, existindo a diferença de potencial com +V. Aplicando-se +V, por outro lado, o LED desliga, uma vez que a diferença de potencial é zero. O resistor R1 para o circuito da Figura 2 (b) é calculado da mesma forma, considerando +V, Vled e Iled.

 

Formas de ligar o resistor

O resistor pode ser ligado tanto no lado do catodo, quanto no lado do anodo do LED, conforme Figura 3.

Figura 3 – Ligações possíveis para o resistor limitador de corrente.

É importante destacar que em ambas as situações teremos a mesma tensão sobre o LED e a mesma corrente circulando pelo circuito, considerando LEDs com as mesmas características e o mesmo valor para o resistor.

 

Cálculo do resistor

Agora que compreendemos as possíveis ligações, demonstraremos como é simples calcular o resistor limitador de corrente para o LED, garantindo a tensão e a corrente que o mesmo necessita. Considere o circuito da Figura 4. Qual o valor do resistor R1 para garantir uma queda de tensão de 2V sobre o LED e uma corrente de 15mA?

Figura 4 – Circuito para ligar um LED.

A fonte principal V1 é de 12V. O LED D1 e o resistor R1 formam um divisor de tensão, onde teremos sobre o resistor a tensão da fonte menos a tensão que queremos sobre o LED. O detalhe é que a mesma corrente circulará por ambos os dispositivos. De posse destes dados calcularemos o valor do resistor utilizando a Lei de Ohm:

Um resistor com valor comercial de 680 Ohms poderá ser utilizado nesta aplicação. Simples não acha? Como exercício, calcule o valor do resistor para o LED da Figura 5.

Figura 5 – Circuito para o exercício sugerido.

Se quiser, reporte seu resultado no espaço de comentários deste artigo.

Descobrindo a tensão e a corrente do LED

 

Uma forma possível de se descobrir a tensão e a corrente do LED, caso você não saiba, é a através de uma fonte variável. Ajuste a fonte inicialmente para 1V e alimente diretamente o LED. Vá aumentando a tensão de 0,1 em 0,1V e observando a corrente consumida pelo LED. Caso sua fonte não tenha mostrador de corrente, utilize o amperímetro em série com o LED, conforme Figura 6.

Figura 6 – Descobrindo a tensão e corrente de um LED com fonte e amperímetro.

Você observará um crescimento de corrente praticamente linear até certo ponto. A partir do momento em que a corrente começar a subir de forma muito acentuada é onde você deverá parar de aumentar a tensão da fonte variável. Por exemplo, em 2,2V a corrente está em 20mA e de repente, em 2,3V ela “salta” para 30mA. Significa que a tensão para este LED é em torno de 2,2V e sua corrente é em torno de 20mA.

Um método mais preciso é através de um traçador de curvas. Este instrumento pode ser construído (que tal um artigo com no futuro com este projeto? Comente!) ou utilizado de recursos de osciloscópios modernos, como na Figura 7.

Figura 7 – Traçando a curva de um LED.

Com este instrumento temos a curva tensão versus corrente precisa do LED que desejamos aplicar em nosso projeto.

Outra alternativa, que deixamos de bônus para download, é consultar um catálogo de acordo com o modelo do LED que vai utilizar. Faça o download e aproveite!

 

Autor: Eng. Wagner Rambo

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