Utilizzo di un resistore variabile per attenuare un LED

La mia domanda è questa: posso usare una resistenza variabile per controllare la luminosità di un LED?

Inizialmente stavo pensando di usare un potenziometro e un MCU per controllare la luminosità con PWM, ma sarebbe stato un po 'più difficile :). Quindi, potrei semplicemente collegare il LED direttamente alle mie batterie attraverso un resistore variabile per controllare la luminosità?

Teoricamente, sì, potresti usare una pentola per controllare la luminosità di un LED. In pratica, non così tanto.

Per cominciare, supponiamo che il LED abbia una di 2,0 V , una I F di 20 mA e il nostro alimentatore abbia 5 V. Se volessimo una resistenza di limitazione della corrente standard dovrebbe essere di 150 ohm per limitare la corrente a 20 mA. $V_F$$I_F$

Con una pentola, vogliamo anche un resistore fisso da 150 ohm in serie. La ragione di ciò è che il piatto scenderà a 0 ohm, e in quel caso non vogliamo far saltare in aria nulla. Quindi inserendo la resistenza da 150 ohm ci sarà una corrente massima di 20 mA attraverso il LED.

Diciamo anche che vogliamo che la corrente del LED scenda a 1 mA. A meno che il piatto non abbia una resistenza super alta, non scenderà a 0 mA e 1 mA sembra un limite inferiore ragionevole. Per farlo funzionare, il nostro piatto deve essere di circa 2K Ohm.

Passando attraverso la matematica, la massima dissipazione di potenza sul piatto è quando è all'8% circa e la resistenza è di 160 ohm. In questo caso la dissipazione nella pentola è di circa 0,016 watt, il che va bene per quasi ogni pentola. Anche così, è un passo importante per assicurarti di non bruciare il tuo piatto.

Ma ecco la cosa importante: l'occhio umano ha una risposta logaritmica alla luminosità. Diciamo che abbiamo il 100% di energia che passa attraverso il LED e vogliamo spegnerlo. Deve scendere a circa il 50% prima di ritenerlo ragionevole. Il prossimo passo sarebbe al 25%, ecc.

In altre parole, se la nostra manopola fosse contrassegnata da 1 a 10, allora 10 sarebbe 100%, 9 sarebbe 50%, 8 = 25%, 7 = 12%, 6 = 6%, 5 = 3%, ecc.

Il problema è che un piatto standard non lo fa del tutto. Funzionerà e il LED si oscurerà. Ma gran parte della gamma di pentole (forse il 50%) sarà essenzialmente inutile, producendo pochissimi cambiamenti nella luminosità.

Potresti essere in grado di utilizzare un audio pot, che ha una rastremazione logaritmica, ma immagino che la parte del registro sia nella direzione sbagliata. (Mi dispiace, anche se lavoro nell'audio non uso pentole coniche di registro.)

Quindi sì, puoi usare una pentola. Potrebbe non darti l'effetto che cerchi.

Si, puoi. David non ha torto che se avessi solo una resistenza variabile in serie con il resistore, la regolazione non sembrerebbe molto lineare in relazione alla luminosità percepita. Ma se si introducono alcuni resistori in parallelo, l'immagine cambia:

Ho testato questi valori con un LED rosso e funziona abbastanza bene. Potresti fare tutta la matematica, ma in realtà è più semplice incollarlo su una breadboard e giocare con i valori fino a ottenere la risposta che desideri. Ciò funziona perché quando la corrente attraverso la combinazione parallela di R2 e D1 aumenta, la resistenza dinamica (cioè la resistenza che calcoleresti in base alla legge di Ohm alla tensione e alla corrente osservata di un punto) diminuisce di D1 e ruba di più corrente lontano da R2. Pensali come resistori paralleli. La relazione non è esattamente logaritmica, ma è abbastanza stretta che nessuno può dirlo con gli occhi senza aiuto.

Puoi anche fare abbastanza bene semplicemente collegando il diodo tra il tergicristallo di R1 e terra e mettendo R1 attraverso le barre di alimentazione. In effetti, metà di R1 diventa R2. Il problema qui è che a bassa gamma della corsa della pentola, la tensione sul tergicristallo non è abbastanza alta da accendere il LED.

$180\Omega$

Mi è capitato di aver disegnato un driver LED a luminosità regolabile che utilizza PWM. Forse eccessivo, ma funziona bene:

3V è al di sotto delle specifiche per NE555, ma funziona comunque. Scegli una variante CMOS 555 per aggirare il problema o usa più di 3V.

La cosa interessante di questo circuito è che, almeno in teoria, è più efficiente che guidare un LED attraverso un resistore. Un resistore converte la tensione in eccesso in calore, ma utilizzando un induttore è possibile immagazzinare energia a una tensione, quindi rilasciarla a una tensione diversa senza (in teoria) nessuna perdita.

Naturalmente questa è solo una prova del concetto, non così attentamente progettata e quasi sicuramente molto più complicata del necessario, ma ho pensato che sarebbe stato interessante condividerla, anche solo per scopi educativi.