Por que um LED precisa de resistor, e como calcular o valor

Um LED é um diodo. Abaixo de uns 2 V ele quase não conduz, e logo acima disso ele aceita toda a corrente que o resto do circuito deixar passar, quase sem a tensão subir mais. Sem mais nada no circuito, um LED ligado direto numa fonte de 5 V pede muito mais corrente do que ele ou a fonte foram feitos para dar. O trabalho do resistor em série é ser quem realmente limita a corrente, já que o LED não vai fazer isso por você.

A conta é a lei de Ohm, tirando antes a queda do próprio LED. Escolha a tensão direta, digamos 2 V para um LED vermelho ou verde comum, subtraia da alimentação e divida o resto pelo resistor: (5 V - 2 V) / 220 ohms dá cerca de 13,6 mA, bem dentro do que um LED indicador pequeno aguenta. Corte o resistor pela metade e a corrente mais ou menos dobra; dobre o resistor e a corrente cai mais ou menos pela metade. Não existe um único valor certo, só uma faixa que é forte o bastante para enxergar e fica com folga abaixo do máximo do LED.

O circuito acima tem dois LEDs para você ver a mesma escolha feita duas vezes, em situações diferentes. À esquerda, um botão, um LED e um resistor de 220 ohms ficam num circuito fechado com a fonte: segure o botão e o LED acende com os mesmos 13,6 mA, e soltar abre o circuito em vez de ir diminuindo a corrente aos poucos. À direita, um clock de 2 Hz aciona outro LED e outro resistor, sem botão e sem processador nenhum, então você vê o resistor fazendo exatamente o mesmo trabalho com um sinal que muda sozinho.

O LED do Mokxi é modelado como essa queda direta mais uma pequena resistência dinâmica, não como uma chave ideal, então o nó do anodo realmente fica perto de 2 V enquanto a corrente passa. E a ponta de prova que você vê também não mostra o estado instantâneo: ela mostra uma média curta dele, ponderada do jeito que o olho percebe o brilho, com uma constante de tempo de uns 8 milissegundos. É por isso que um LED piscando rápido parece ter um brilho intermediário em vez de parecer um estroboscópio, e é também por isso que um LED controlado por PWM, na página sobre PWM, parece mudar de brilho suavemente em vez de tremer.

Experimente diminuir o valor do resistor de qualquer um dos LEDs no editor e veja a corrente subir. Aqui não existe modelo de queima: um resistor pequeno demais só aparece como uma corrente irreal na ponta de prova, o que é um jeito seguro de ver o erro sem nada quebrar de verdade.