Bei LEDs führt ein kleiner Spannungsanstieg zu einem starken Stromanstieg. Es ist also sehr schwierig, genau die richtige Spannung zu erhalten, um eine LED auf der richtigen Helligkeit zu halten. Wenn Sie die Spannung nur ein kleines bisschen zu hoch werden lassen, kann die LED zerstört werden.

Was es noch schwieriger macht, ist, dass der Strom ebenfalls steigt, wenn die LED heiß wird. Wenn Sie es einschalten, wird es natürlich heiß. Infolgedessen ist es einfach zu schwierig, eine LED mit einer Spannung anzusteuern. In der Regel muss eine Form der Strombegrenzung eingerichtet werden. Es muss kein Widerstand sein, aber das ist wahrscheinlich der einfachste Weg, dies zu tun.

LED-Glühbirnen sind Schaltkreise integriert, die all diese Probleme überwinden.

Altmodische Glühlampen (einschließlich Halogenlampen) sind unterschiedlich. Der Teil, der aufleuchtet, besteht aus einem dünnen Wolframdraht, der leuchtet, wenn es heiß wird. Der Draht hat einen Widerstand, der den Strom automatisch begrenzt. Dieser Widerstand bewirkt auch eine Erwärmung. Und als Sahnehäubchen steigt der Widerstand mit der Temperatur, sodass Glühlampen wirklich stabil sind, wenn sie von einer Spannungsquelle gespeist werden.

Das "Problem" einer LED (und jeder Diode) besteht darin, dass sie keinen konstanten (statischen, ohmschen), sondern einen "dynamischen" Widerstand aufweist, der abnimmt, wenn die an die Diode angelegte Spannung ansteigt. Nach dem Ohmschen Gesetz ändern sich also sowohl Spannung als auch Widerstand, jedoch in entgegengesetzte Richtungen - I = Vinc / Rdec. Infolgedessen steigt der Strom durch die Diode kräftig an ... und wenn die angelegte Spannung ziemlich höher ist (hier 9 V) als die Diodenschwellenspannung (typischerweise 2 V für eine LED), wird der Strom und dementsprechend die Leistung inakzeptabel hoch. Um das Problem zu lösen, schließen wir einen Widerstand in Reihe. Der Betrieb dieses Netzwerks ist in Fig. 1 dargestellt

Abb. 1. LED als spannungsstabilisierender dynamischer Widerstand

Wenn wir die Stromversorgung einschalten, steigt die (Eingangs-) Spannungs-VIN von Null auf Maximum. In der grafischen Darstellung bewegt sich die IV-Kurve (einschließlich des Widerstands R) nach rechts (übersetzt). Gleichzeitig beginnt die Diode, ihren statischen Widerstand RST zu verringern, so dass sich ihre IV-Kurve gegen den Uhrzeigersinn dreht. Infolgedessen gleitet der Arbeitspunkt A entlang des vertikalen Teils der Dioden-IV-Kurve nach oben. Die Stromschwankungen sind signifikant, während sich der Spannungsabfall VD (VF) über der Diode nicht ändert - der Diodendifferenzwiderstand ist Null

Die Glühlampe besitzt auch keinen konstanten Widerstand. Im Gegensatz zu einer LED nimmt ihr dynamischer Widerstand jedoch zu, wenn die an die Lampe angelegte Spannung ansteigt. Nach dem Ohmschen Gesetz ändern sich sowohl Spannung als auch Widerstand, jedoch in die gleiche Richtung - I = Vinc / Rinc. Infolgedessen steigt der Strom und dementsprechend die Leistung langsamer an ... und wird nicht unannehmbar hoch.

Wenn Sie Glühbirne sagen, meinen Sie damit eine Glühlichtquelle?In diesem Fall hat die 9-V-Batterie bei weitem nicht genug Saft, um das Filament zu beschädigen, das normalerweise aus Kohlenstoff, Wolfram oder Titan besteht.Zwei der Anforderungen des Filaments sind ein hoher spezifischer Widerstand und ein hoher Schmelzpunkt, was eines der erforderlichen Merkmale ist, um es zum Leuchten zu bringen und Licht zu erzeugen.Man könnte sogar sagen, es ist ein eigener "Widerstand" ...

Warum brauche ich keinen Widerstand, wenn ich eine Glühbirnenschaltung in einem Steckbrett teste?

Eine Glühbirne ist reiner Widerstand - sie lässt einen Strom durch und es wird heiß und es wird so heiß, dass sie leuchtet und Licht erzeugt. Es ist von Natur aus eine ineffiziente Methode zur Umwandlung von Elektrizität in Licht. Es hat eine Spannungs- und Nennleistung und daher legen Sie die richtige Spannung an und erhalten einen Stromverbrauch von 10 Watt, 20 Watt, 40 Watt usw. und viel Wärme.

Eine LED erzeugt auch Licht und Licht mit einer bis zu fünf- oder zehnmal höheren Energieeffizienz als eine normale Glühbirne - das ist eine der größten Attraktionen.

Grafik von hier.

Warum benötigt eine LED einen gewissen Widerstand und eine Glühbirne nicht?

Der Nachteil ist, dass eine LED mit Einschränkungen der Versorgungsspannung ausgestattet ist. Dies bedeutet, dass Sie vorsichtig sein müssen, wenn Sie Spannung an sie anlegen. Natürlich könnte eine LED mit einem eingebauten Widerstand ausgestattet sein, der es ermöglicht, sie mit derselben Spannungsversorgung wie eine Glühbirne zu verwenden, aber es fehlt der Sinn, eine LED zu verwenden, um Lichtleistung effizient zu erzeugen.

Wenn Sie also keine hocheffiziente Lichtquelle benötigen, verwenden Sie eine LED mit einem Vorwiderstand. Wenn Sie sich auf die Energieeffizienz einer LED verlassen (weil Sie dies benötigen), fahren Sie sie vorsichtig, effektiv und effizient.

So ergänzen Sie die vorhandenen Antworten mit einer Erklärung auf der praktischen Website:

Eine Glühbirne wird normalerweise für eine bestimmte Spannung hergestellt und dann an eine Spannungsquelle angeschlossen.

Auf der anderen Seite reagiert eine LED empfindlich auf den Strom . Die Spannungs- / Stromkurve variiert nicht nur nach Farbe, sondern auch nach Herstellungstoleranzen. Es ist auch sehr steil, so dass eine kleine Überspannung einen großen Strom verursacht und ihn sofort zerstört.

Normalerweise werden LEDs von einer Konstantstromquelle angesteuert. In einfachen Schaltungen wird dies durch einen Vorwiderstand emuliert, der den Strom begrenzt. Es muss so gewählt werden, dass der Strom auch für LEDs mit besonders niedriger Abfallspannung oder mit der Widerstandsabnahme, die bei Temperaturänderungen auftreten kann, innerhalb der Spezifikationen bleibt.

Eine LED mit einem V-Abfall sub>, der zwischen 3,2 und 3,4 Volt variiert, kann also nicht zuverlässig an einer 3,5-V-Quelle unter Verwendung eines Vorwiderstands angesteuert werden, da der Strom zwischen dem zulässigen V _{stark variiert Drop sub> Bereich. Bei Verwendung einer 9-V-Versorgung ist der Spannungsabfall am Widerstand groß genug, um ihn zu stabilisieren, selbst wenn UV-LEDs mit einem hohen V-Abfall sub> verwendet werden, wie bei einer UV-LED, die einen 4,4-VV-Abfall (der V-Abfall sub> nimmt ungefähr umgekehrt proportional zur Wellenlänge des emittierten Lichts zu).}

Wie bereits erwähnt, werden sie jedoch in fast allen Industrieanwendungen, die Hochleistungs-LEDs verwenden (also nicht nur als Status-LED), stromgesteuert.

Sowohl die Glühbirne als auch die LED sind nichtlineare Elemente und sie sind unterschiedlich nichtlinear. (siehe hier: http://physicsexperiments.eu/2097/light-bulb-current-voltage-characteristic und hier https://www.electronics-tutorials.ws/diode/diode_8 .html für I / V-Diagramme.)

Um einen stabilen Betrieb zu erhalten (wie bei einer kleinen Änderung eines Parameters, um keine große und möglicherweise schädliche Änderung eines anderen Parameters zu bewirken), muss der LED ein mehr oder weniger konstanter Strom und der Glühbirne eine konstante Spannung zugeführt werden Spannung.

Nicht, dass Sie nicht umgekehrt vorgehen können.

Sie können eine LED mit 3,09 +/- 1% Volt perfekt mit Strom versorgen (3,09 sind ein typisches Beispiel für eine blaue oder weiße LED und die genaue Anzahl hängt auch von der Temperatur der LED ab), um die Lichtleistung aufrechtzuerhalten +/- 50% Grenzen. Bei derselben LED sind 3,5 Volt sofort schädlich und 2,8 Volt sind überhaupt kein Licht. Kein Deal, oder?

Die Glühbirne ist bei Verwendung mit einer Stromquelle anstelle einer Spannungsquelle fehlerverzeihender. Es startet ziemlich langsam (z. B. 1-3 s für Hochleistungslampen) und wird mit zunehmendem Alter immer heller, was zu einer viel schnelleren Alterung führt.

Ein Widerstand für die LED ist nur eine einfache Stromquelle. Sie können auch eine andere (mehr oder weniger konstante) Stromquelle verwenden, die keinen expliziten Widerstand enthält. Power-LEDs werden mit integrierter Schaltstromquelle verwendet. Sie können auch eine einzelne CR2032-Batterie als Stromquelle ohne andere Elemente verwenden. Sie versorgt eine 5-mm-LED ein oder zwei Tage lang mit 4-10-mA-Strom.