ما الذي تقوم به حاسبة مقاومة LED
يحتاج مصباح LED إلى مقاومة محدِّدة للتيار توصَّل على التوالي معه. فبدون هذه المقاومة، يسحب مصباح LED الموصَّل مباشرةً بمصدر الطاقة تياراً مفرطاً ويحترق في لحظات معدودة. تحسب هذه الأداة القيمة الصحيحة للمقاومة التي توضع على التوالي مع مصباح LED ليعمل بأمان عند التيار المقنَّن له. كما تخبرك بمقدار القدرة التي ستبدِّدها هذه المقاومة، حتى تختار مقاومة ذات تقييم قدرة (واط) مناسب. والفيزياء هنا عامة لا تتغيّر — فقانون أوم ينطبق بالطريقة نفسها في كل مكان — ولذلك فإن هذه الأداة ليست مرتبطة ببلد معيّن.
المدخلات الثلاثة
- جهد المصدر (فولت) – جهد مصدر الطاقة الذي يُغذّي الدائرة، مثل 5 فولت من منفذ USB، أو 9 فولت من بطارية، أو 12 فولت من نظام السيارة.
- الجهد الأمامي لـ LED (فولت) – الجهد الذي ينخفض عبر مصباح LED عندما يكون مضيئاً. ويعتمد ذلك على لون LED: نحو 1.8–2.2 فولت للأحمر، و3.0–3.4 فولت للأزرق/الأبيض. راجع ورقة بيانات المصباح للحصول على القيمة الدقيقة.
- التيار الأمامي لـ LED (مللي أمبير) – تيار التشغيل المستهدف، وغالباً ما يكون نحو 20 مللي أمبير لمصابيح LED القياسية مقاس 5 مم.
المعادلة
تطبّق الحاسبة قانون أوم. فالمقاومة يجب أن تُسقِط الفرق بين جهد المصدر والجهد الأمامي لـ LED، مع تمرير التيار المختار:
- $$R = \frac{\text{جهد المصدر (فولت)} - \text{الجهد الأمامي (فولت)}}{\dfrac{\text{التيار الأمامي (مللي أمبير)}}{1000}}$$
- $$P = R \cdot \left(\frac{\text{التيار الأمامي (مللي أمبير)}}{1000}\right)^{2}$$
يُقسَّم التيار على 1000 لتحويله من مللي أمبير إلى أمبير قبل إجراء الحساب.
مثال محلول
لنفترض أن لديك بطارية 9 فولت، ومصباح LED أحمر بجهد أمامي قدره 2 فولت، وتريد أن يمر فيه تيار 20 مللي أمبير.
- المقاومة \( = (9 - 2) \div (20 \div 1000) = 7 \div 0.02 = \) 350 أوم
- القدرة \( = 350 \times (0.02)^{2} = 350 \times 0.0004 = \) 0.14 واط
وبما أن 350 أوم ليست قيمة قياسية، اختر المقاس القياسي الأعلى التالي (مثل 360 أوم أو 390 أوم) للبقاء في الجانب الآمن. ومقاومة قياسية بقدرة 0.25 واط (ربع واط) تتحمّل بسهولة تبديد القدرة البالغ 0.14 واط.
الأسئلة الشائعة
لماذا نقرّب إلى قيمة المقاومة الأعلى التالية؟ اختيار مقاومة أعلى قليلاً يخفّض التيار بمقدار طفيف، وهو ما يحمي مصباح LED. أما التقريب إلى الأسفل فقد يدفع التيار فوق الحد المقنَّن.
ماذا لو كان جهد المصدر أقل من الجهد الأمامي؟ ستكون النتيجة سالبة أو صفراً، ما يعني أن مصباح LED لن يضيء. تحتاج إلى جهد مصدر أعلى من الجهد الأمامي لـ LED.
لماذا يهمّ تقييم القدرة؟ تبدّد المقاومة الطاقة على شكل حرارة. وإذا تجاوزت القدرة المحسوبة تقييم المقاومة، فإنها تسخن بشكل مفرط وقد تتلف. اختر دائماً مقاومة بتقييم أعلى من القدرة المحسوبة.
