Come calcolare la resistenza in serie di un LED

Perché un LED ha bisogno di una resistenza

Un LED è un diodo, non una resistenza: oltre la sua tensione diretta, un minimo aumento di tensione provoca un enorme aumento di corrente. Collega un LED direttamente a un'alimentazione e la corrente si impenna, surriscalda e distrugge la giunzione in un istante. Una resistenza in serie risolve ciò assorbendo la differenza tra l'alimentazione e la tensione diretta del LED, mantenendo la corrente a un valore sicuro e prevedibile.

La resistenza funziona perché la tensione di alimentazione si ripartisce tra il LED e la resistenza. Il LED cade la sua tensione diretta fissa Vf; il resto, Vs − Vf, appare ai capi della resistenza. La legge di Ohm fissa quindi la corrente: I = (Vs − Vf) / R. Riorganizzando per R si ottiene la formula di dimensionamento R = (Vs − Vf) / I.

Un esempio svolto a 5 V

Supponi di alimentare un LED rosso (Vf = 2,0 V) a 20 mA da un'alimentazione di 5 V. La resistenza deve cadere Vs − Vf = 5 − 2,0 = 3,0 V. Allora R = 3,0 / 0,020 = 150 Ω. È proprio un valore normalizzato, quindi una resistenza da 150 Ω è perfetta. Per un LED blu con Vf = 3,2 V sulla stessa alimentazione, R = (5 − 3,2) / 0,020 = 90 Ω, quindi scegli il valore normalizzato superiore, 100 Ω.

Arrotonda sempre per eccesso, mai per difetto. Una resistenza maggiore dà un po' meno corrente del target, il che è sicuro; una minore spinge più corrente nel LED e rischia danni. La lieve perdita di luminosità dell'arrotondamento per eccesso raramente si nota, perché l'occhio umano risponde alla luce in modo circa logaritmico.

Potenza nominale e più LED

Verifica che la resistenza regga il calore che dissipa: P = (Vs − Vf) × I. Nell'esempio del LED rosso, P = 3,0 × 0,020 = 0,06 W, ben entro una resistenza standard da 0,25 W. Una buona regola è scegliere una resistenza per almeno il doppio della potenza calcolata, con margine per tolleranza e ventilazione. Con correnti o cadute di tensione maggiori, questo controllo conta molto di più.

Per più LED, decidi serie o parallelo. In serie, somma le loro tensioni dirette e usa una resistenza: tre LED rossi (Vf = 2,0 V ciascuno) su 12 V cadono 6,0 V, resta R = (12 − 6,0) / 0,020 = 300 Ω. Non mettere semplicemente i LED in parallelo su una sola resistenza — piccole differenze di Vf fanno condividere la corrente in modo disuguale. Dai invece a ogni LED (o a ogni stringa serie) la sua resistenza.

Domande frequenti

E se non conosco la tensione diretta del LED?

Usa un valore tipico per colore: circa 2,0 V per il rosso, 2,1 V per il giallo, 2,2 V per il verde, e 3,0–3,4 V per il blu e il bianco. Queste stime bastano per dimensionare una resistenza in sicurezza; il datasheet dà il valore esatto.

Perché arrotondare la resistenza per eccesso e non per difetto?

Una resistenza maggiore abbassa la corrente leggermente sotto il target, il che mantiene sicuro il LED. Una minore la alza sopra e può surriscaldare il LED. La minima perdita di luminosità dell'arrotondamento per eccesso è di solito invisibile.

Posso usare una sola resistenza per più LED in parallelo?

Non è consigliato. Piccole differenze di tensione diretta fanno condividere la corrente in modo disuguale ai LED in parallelo, e uno può accaparrarsene quasi tutta e bruciarsi. Dai a ogni LED la sua resistenza, o collegali in serie con una sola resistenza per l'intera stringa.

Che potenza di resistenza devo scegliere?

Calcola P = (Vs − Vf) × I e scegli una resistenza per almeno il doppio. La maggior parte dei circuiti con LED piccoli resta sotto 0,1 W, quindi una comune resistenza da 0,25 W va bene; correnti o cadute maggiori possono richiedere 0,5 W o più.