Vì sao LED cần điện trở, và cách chọn giá trị

LED là một điốt. Dưới khoảng 2 V nó gần như không dẫn điện, và chỉ cần cao hơn mức đó một chút là nó sẽ nhận hết dòng điện mà phần còn lại của mạch cho qua, trong khi điện áp gần như không tăng thêm. Nếu trong vòng mạch không có gì khác, một LED nối thẳng vào nguồn 5 V sẽ đòi một dòng điện lớn hơn hẳn mức mà nó hay nguồn được thiết kế để chịu. Nhiệm vụ của điện trở nối tiếp là thứ thật sự hạn chế dòng điện, vì LED sẽ không tự làm việc đó cho bạn.

Phép tính là định luật Ohm, nhưng trừ độ sụt áp của LED trước. Lấy điện áp thuận, cứ coi là 2 V với LED đỏ hoặc xanh lá thông dụng, trừ nó khỏi điện áp nguồn, rồi chia phần còn lại cho điện trở: (5 V - 2 V) / 220 ohm khoảng 13.6 mA, nằm thoải mái trong mức cho phép của một LED báo hiệu nhỏ. Giảm điện trở một nửa thì dòng điện tăng gần gấp đôi; tăng điện trở gấp đôi thì dòng điện giảm gần một nửa. Không có một giá trị đúng duy nhất, chỉ có một khoảng đủ sáng để nhìn thấy và vẫn an toàn dưới mức tối đa của LED.

Mạch ở trên có hai LED để bạn thấy cùng một lựa chọn được dùng hai lần, trong hai bối cảnh khác nhau. Bên trái, một nút nhấn, một LED và một điện trở 220 ohm nằm trong một vòng mạch với nguồn: giữ nút thì LED sáng ở đúng 13.6 mA đó, còn thả nút ra thì vòng mạch bị hở chứ không phải dòng điện giảm dần. Bên phải, một xung nhịp 2 Hz điều khiển một LED và điện trở khác, không có nút nhấn và cũng chẳng có bộ vi xử lý nào, nên bạn thấy điện trở làm đúng công việc đó trên một tín hiệu tự thay đổi.

LED của Mokxi được mô phỏng bằng độ sụt áp thuận đó cộng với một điện trở động nhỏ, chứ không phải một công tắc lý tưởng, nên đường nối ở anode thật sự nằm gần 2 V khi có dòng chạy qua. Độ sáng mà bạn thấy cũng không phải trạng thái tức thời: đó là giá trị trung bình trong một khoảng ngắn, được tính theo cách mắt người thật sự cảm nhận độ sáng, với hằng số thời gian khoảng 8 mili giây. Vì vậy một LED nháy nhanh trông như đang sáng ở một mức nào đó chứ không chớp như đèn nháy, và đó cũng là lý do một LED được làm mờ bằng PWM, ở trang về PWM, trông như đang mờ dần mượt mà thay vì chập chờn.

Hãy thử giảm giá trị điện trở của một trong hai LED trong trình soạn thảo và xem dòng điện tăng lên. Ở đây không có mô hình cháy linh kiện: một điện trở chọn quá nhỏ chỉ hiện ra dưới dạng một dòng điện phi thực tế trên que đo, một cách an toàn để thấy lỗi sai mà không có gì thật sự bị hỏng.