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जब आपको LED का फॉरवर्ड वोल्टेज पता हो, तब भी उसे सीरीज़ रेज़िस्टर की ज़रूरत क्यों होती है

स्थिर फॉरवर्ड वोल्टेज की समस्या

अधिकांश LED डेटाशीट और बेंच संदर्भों में एक फॉरवर्ड वोल्टेज दिया होता है, जो अक्सर लाल के लिए लगभग 2 V और नीले या सफ़ेद के लिए उससे अधिक होता है। यह सोचना आकर्षक लगता है कि अगर LED 2 V गिराता है, तो उसे 5 V सप्लाई से जोड़ने पर 3 V संभालना बाकी रहता है और सब तय हो जाता है। ऐसा नहीं है, क्योंकि फॉरवर्ड वोल्टेज डिवाइस की स्थिर विशेषता नहीं, बल्कि एक मोटा ऑपरेटिंग बिंदु है।

LED एक डायोड है, और उसका करंट उसके जंक्शन पर लगे वोल्टेज के साथ घातांकीय रूप से बढ़ता है। एक संकीर्ण वोल्टेज रेंज में, कुछ दसियों मिलीवोल्ट का बदलाव करंट को कई गुना बढ़ा सकता है। सप्लाई का थोड़ा ऊँचा होना, किसी अलग बैच का LED, या चलते समय गरम होता जंक्शन, ये सब ऑपरेटिंग बिंदु को इतना खिसका सकते हैं कि करंट नाटकीय रूप से बदल जाए। इसे सीमित करने के लिए श्रेणी में कुछ न हो, तो LED वही करंट लेता है जो सप्लाई और वायरिंग दे सकें, जब तक कुछ गरम होकर खराब न हो जाए।

सीरीज़ रेज़िस्टर क्या करता है

LED के साथ श्रेणी में जुड़ा रेज़िस्टर सर्किट को सप्लाई और LED के बीच एक वोल्टेज डिवाइडर में बदल देता है। रेज़िस्टर सप्लाई वोल्टेज और LED के फॉरवर्ड वोल्टेज के बीच का अंतर गिराता है, और करंट मुख्यतः उसी रेज़िस्टर से तय होती है। अब LED के फॉरवर्ड वोल्टेज में 10 प्रतिशत की त्रुटि करंट को बहुत कम प्रतिशत से बदलती है, क्योंकि यह त्रुटि रेज़िस्टर पर कुल वोल्टेज का छोटा हिस्सा होती है।

इसलिए रेज़िस्टर कोई वैकल्पिक सजावट नहीं है। यह एक तीखी, अनिश्चित डायोड कर्व को ऐसे लोड में बदल देता है जो लगभग रेज़िस्टर की तरह व्यवहार करता है, और इसी से एक LED से दूसरे LED तक करंट लगभग एक-सी रहती है।

एक उदाहरण: 5 V, लाल LED, लगभग 15 mA

मान लीजिए आपके पास 5 V सप्लाई और एक मानक 5 mm लाल LED है, जिसका फॉरवर्ड वोल्टेज आपकी लक्ष्य करंट 15 mA पर लगभग 2.0 V होने की उम्मीद है। रेज़िस्टर को बाकी 3.0 V गिराना होगा, इसलिए R = (5.0 V - 2.0 V) / 0.015 A = 200 ohms। निकटतम सामान्य मान 220 ohms है। 220 ohms के साथ करंट (5.0 - 2.0) / 220 = लगभग 13.6 mA है, और रेज़िस्टर 3.0 V × 13.6 mA ≈ 0.041 W बिजली खपाता है, जिसे एक मानक 1/8 W या 1/4 W रेज़िस्टर आराम से संभाल लेता है।

अब सोचें कि अगर असली फॉरवर्ड वोल्टेज 2.2 V हो तो क्या होगा। तब करंट (5.0 - 2.2) / 220 ≈ 12.7 mA हो जाती है। अगर फॉरवर्ड वोल्टेज 1.8 V हो, तो करंट बढ़कर लगभग 14.5 mA हो जाती है। फॉरवर्ड वोल्टेज की 0.4 V रेंज में LED की करंट केवल लगभग एक mA बदली, और यही वह स्थिरीकरण प्रभाव है जो रेज़िस्टर देता है। रेज़िस्टर के बिना, वही 0.4 V का बदलाव करंट को बहुत बड़े गुणक से बदल देता।

तापमान, बैच में अंतर और लक्ष्य करंट चुनना

LED गरम होने पर फॉरवर्ड वोल्टेज घटता है, आम तौर पर प्रति डिग्री सेल्सियस कुछ मिलीवोल्ट के क्रम में, इसलिए जो LED कुछ देर तक ज़ोर से चलता है, वह उसी सप्लाई वोल्टेज पर अधिक करंट खींचता है। कुछ हेडरूम के साथ आकार का रेज़िस्टर इस बहाव को स्वीकार्य रखता है। अलग-अलग रंगों के फॉरवर्ड वोल्टेज भी अलग होते हैं, इसलिए लाल LED के लिए गणना किया गया रेज़िस्टर, नीले या सफ़ेद LED से बदलने पर, करंट में स्पष्ट रूप से अलग मान देगा।

इंडिकेटर LED के लिए लक्ष्य करंट आम तौर पर कुछ mA से लगभग 20 mA की रेंज में होती है, जहाँ इंडिकेटर के लिए कम मान अक्सर पर्याप्त होते हैं, और अधिक मान केवल तभी जब डेटाशीट अनुमति दे। ऐसी करंट चुनें जो दिखने लायक चमक दे और डिवाइस की रेटिंग के भीतर रहे, न कि उसे उसकी सीमा पर चलाए।

पावर चालू करने से पहले की व्यावहारिक जाँच

पुष्टि करें कि रेज़िस्टर LED के साथ श्रेणी में है, समानांतर में नहीं, और LED सही दिशा में लगा है। उल्टी पोलैरिटी करंट को पूरी तरह रोक देगी, जबकि शॉर्ट या गायब रेज़िस्टर LED को इरादे से कहीं अधिक करंट खींचने देगा। एक त्वरित जाँच यह है कि सर्किट को कम सेट की हुई करंट-लिमिटेड बेंच सप्लाई से चलाएँ, ताकि वायरिंग की गलती जलते प्लास्टिक की गंध के बजाय करंट लिमिट के रूप में दिखे।

जब कई LED एक ही सप्लाई साझा करें, तो हर एक को अपना अलग सीरीज़ रेज़िस्टर दें, एक ही रेज़िस्टर उन सबमें बाँटें नहीं। LED के बीच फॉरवर्ड वोल्टेज का छोटा अंतर भी करंट को असमान बाँट देगा, और सबसे कम फॉरवर्ड वोल्टेज वाला LED उसका अधिकांश हिस्सा ले लेगा।