Accendere un LED

L’accensione di un led è il circuito più semplice che si possa realizzare e normalmente è il primo esperimento che compie chi si affaccia per la prima volta all’elettronica.

Ecco cosa servirà per proseguire con gli esperimenti:

• Breadboard
• LED
• Resistori
• Batterie o alimentatore per circuiti

Conoscere i componenti

Anche se si tratta di un progetto abbastanza banale, prima di effettuare un qualsiasi collegamento bisogna conoscere i componenti con i quali si sta lavorando.

I LED fanno parte della famiglia di componenti chiamati diodi (Light Emitting Diode), il cui simbolo viene graficamente riprodotto come nell’immagine seguente:

I parametri fondamentali da conoscere per il corretto utilizzo di un led si possono trovare sul datasheet del componente e sono i seguenti:

Maximum forward current: è la corrente massima che il led può sopportare senza danneggiarsi. Questo dato solitamente viene indicato con I_F

Nominal forward voltage: è la tensione di funzionamento del led ovvero quando il led diventa conduttivo accendendosi. Questo dato solitamente viene indicato con V_F

Maximum forward voltage: è la caduta di tensione massima ai capi del led. Questo dato solitamente è indicato con V_F max

Maximum reverse voltage: Questo è un dato che non sempre è presente sul datasheet, ma può essere molto utile se collegate in modo errato i led. V_R max indica la tensione massima che il led può sopportare se collegato in modo errato.

Questi parametri, in linea di massima, sono abbastanza standard. Qui sotto puoi trovare una tabella riepilogativa dei valori comunemente utilizzati quando non si ha la possibilità di leggere il datasheet specifico del componente.

COLORE DEL LED	Nominal forward voltage (V)	Maximum forward current (mA)
ROSSO	1,8	15
GIALLO	1,9	15
ARANCIONE	2	15
VERDE	2	15
AZZURRO	3	15
BLU	3,5	15
BIANCO	3,6	15

Colleghiamo il LED

Come detto in precedenza, essendo il LED di fatto un diodo, è un componente polarizzato, e quindi funzionerà solo se viene collegato nel verso giusto, a differenza dei resistori che possono essere inseriti senza tener conto se quello che si sta inserendo è il terminale positivo o negativo. Infatti se inserito al contrario il led non lascia passare la corrente… ma attenzione se la tensione è superiore a V_R max il led brucerà ed ecco perché nei datasheet viene indicata V_R max.

Per riconoscere la corretta polarità di un LED, solitamente il terminale più lungo è l’anodo (+) e quello più corto è il catodo (–).

Se il LED è stato già montato su un circuito stampato, oppure i terminali sono già stati tagliati alla stessa dimensione, basta osservare attentamente l’interno dell’involucro, per notare un terminale più grosso (il catodo –) ed uno più piccolo (l’anodo +).

Ora che sappiamo riconoscere la polarità di un LED, possiamo passare ai collegamenti.

Innanzitutto osserviamo lo schema del circuito.

Questo circuito è alimentato da una batteria (oppure da un alimentatore da banco), ed il LED è collegato in serie ad una resistenza.

Non sono state riportate né la tensione di alimentazione né il valore della resistenza, in quanto sono parametri da calcolare per il nostro specifico circuito. In realtà la grandezza da calcolare è solo una, perchè le altre sono note o parametri di progetto.

Ma perchè bisogna mettere una resistenza in serie al LED?

Semplicemente perchè, in caso contrario, il diodo led cercherà di assorbire tutta la corrente che l’alimentatore sarà in grado di fornirgli, e questa sarà, con molta probabilità, molto maggiore della I_F indicata in precedenza. Inserire una resistenza in serie serve proprio a limitare la quantità massima di corrente che attraverserà il LED, impedendogli quindi di bruciarsi.

Come calcolare il valore della resistenza di caduta

Calcolare il valore della resistenza di caduta per il led in serie è un’operazione molto semplice.

Riprendiamo la legge di OHM

Dalla formula si evince che la tensione è uguale alla resistenza moltiplicato il valore della corrente in Ampere.

Da qui possiamo calcolare uno qualsiasi di questi valori, a patto che gli altri due siano noti.

Il valore della tensione da considerare in questo caso è la differenza tra il valore di tensione erogata dall’alimentatore e la caduta di potenziale ai capi del LED, quindi la formula diventa:

Nel nostro caso, supponendo di voler calcolare il valore della resistenza, dobbiamo fissare il valore del potenziale e della corrente.

V_I è il valore della tensione di alimentazione
V_F è il valore della tensione di funzionamento del LED
I_F è il valore di corrente massimo che il LED può sopportare

Fissiamo da progetto i seguenti valori:

• V_I = 5V
• V_F = 2V
• I_F = 0,015A (15 mA)

La resistenza da inserire in serie al LED deve essere quindi da almeno 200 Ω oppure, se non disponibile, il valore arrotondato per eccesso immediatamente successivo tra quelli in commercio.

Cosa cambia mettendo più LED in serie ?

In realtà non cambia molto, la formula da applicare è sempre la stessa, solo che bisogna sommare la caduta di tensione di tutti i LED della serie.

Questo a patto però che tutti i LED della serie abbiano la stessa I_F, e che la somma di tutte le V_F non superi ovviamente la tensione di alimentazione a monte del circuito.

Per finire

Ci rimane un ultima cosa da valutare…

Quanta potenza sarà consumata dal nostro circuito e quindi dalla resistenza?

La formula della potenza è la seguente:

e secondo i dati calcolati in precedenza, otteniamo la seguente potenza:

Una classica resistenza da 1/4 di watt sarà più che sufficente a sopportare la corrente del nostro circuito.

Infine ecco il classico dubbio: “la resistenza va messa a monte o a valle del LED ?”

Ebbene, la resistenza può essere posizionata dove si vuole, non ha assolutamente nessuna importanza se si trova prima o dopo il diodo… in ogni caso farà il suo lavoro, cioè limitare il passaggio di corrente nel circuito.