Tinkercad simulazione led resistenze

Tinkercad simulazione led resistenze è un articolo pratico in cui leggerai, e vedrai, cosa accede ai led senza resistenza.

Spesso, sia nei corsi sia nei commenti al blog, mi sono state poste 2 domande:

• a che serve la resistenza prima di un led ?
• come scelgo la resistenza da usare per un led ?

questo articolo non vuole essere essere un trattato sulla legge di ohm, che ti invito comunque a leggere e comprendere, ma un esempio pratico di cosa accade quando ometti la resistenza nell’alimentazione di un led e cosa cambia tra due valori differenti di resistenza sul medesimo led.

Per l’esercizio, e la dimostrazione pratica, ho deciso di avvalermi del simulatore virtuale di tinkercad circuit.

Sebbene si tratti di una simulazione è facilmente comprensibile cosa accade all’aumentare della tensione di alimentazione in un led.

L’immagine di apertura è volutamente confusionaria per spingerti alla lettura approfondita dell’argomento.

Il circuito di test: Tinkercad simulazione led resistenze

Per la simulazione ho realizzato un semplice circuito con tinkercad simulazione led resistenze:

in cui puoi collegare 3 led rossi, in parallelo tra loro, a due alimentatori da 0-30v, in serie tra loro, un voltmetro che ci indicherà la tensione totale e due resistenze.

Perchè ci sono due alimentatori 0-30v in serie tra loro ?

la risposta è legata al limite imposto dal componente “Alimentatore” su tinkercad che al massimo arriva appunto a 30v mentre per la simulazione ti occorrono fino a 42.4v

Perchè ci sono due resistenze da 220ohm e 330ohm?

le resistenze connesse al secondo e terzo led sono rispettivamente da 220ohm e 330ohm valori più comunemente usati con Arduino e quando si lavora a 5v.

Nessuno ti vieta di cambiare i valoro per simulare ed osservare cosa accade con resistenze di valori superiori o inferiori a quelle scelte.

Puoi trovare la condivisione del progetto qui.

Il circuito è così semplice da non necessitare di una spiegazione, mi limiterò a dirti che:

i led ( rosso, verde, giallo, … ) nella realtà non funzionano tutti alla medesima tensione, il led rosso ad esempio si accende a 1.9v-2v mentre il giallo a tensioni inferiori, generalmente 1.6v-1.8v

Tuttavia ti consiglio di verificare sempre sul datasheet del produttore del led le corrette tensioni e correnti supportate.

Iniziamo col rispondere alle due domande:

A che serve la resistenza prima di un led ?

La resistenza serve a limitare la tensione/corrente che arriva al led e consentire un corretto funzionamento del componente.

In pratica se superi la tensione di alimentazione supportata dal led, senza una resistenza, rischi la rottura del componente immediata o dopo pochi minuti.

Vediamo un esempio, porta la tensione del circuito a 2v:

noti che il primo led, quello senza resistenza, è accesso, mentre il secondo ed il terzo sono solo lievemente illuminati;

superando la tensione di 0.1v, ottieni:

che il simulatore ti farà apparire un punto esclamativo con un messaggio:

in cui ti avverte della presenza di una corrente di 22.8mA che attraversa il led, superiore alla corrente di 20mA consigliata.

Continua ad innalzare la tensione sull’almentatore:

A 2.8 volt il primo led si brucia in quanto la corrente che lo ha attraversato è eccessiva.

posizionandoti sul led leggerai il seguente messaggio:

Passiamo ad aumentare la tensione fino alla successiva soglia di accensione del secondo led a piena luminosità: i 6.4v rappresentano il momento di massima luminosità del secondo led ed il terzo resta leggermente meno luminoso.

Portiamo la tensione a 6.5 volt

e osservi che anche il secondo led ha raggiunto una prima soglia critica di corrente che lo attraversa, verrai avvisato dal solito “!” fino al raggiungimento degli 8.6v:

momento di massima luminosità per il led connesso alla resistenza di 330ohm ( il terzo ).

Superando la soglia, anche solo di 0.1v, ottieni:

il messaggio di corrente critica per il terzo led, come per il primo ed il secondo.

Tuttavia dovrai raggiungere i 29.1 volt per essere al limite della corrente istantanea sopportata dal secondo led:

e superando la soglia del 29.2 volt anche il secondo led, connesso alla resistenza di 22ohm si romperà:

lasciando che solo il terzo led continui a restare acceso, anche se in una condizione incorretta.

Imposta i 30v sul secondo alimentatore, quello a destra, e inizia a spostare la manopola del primo, quello a sinistra fino a raggiungere i 42.3 v:

che rappresenta la soglia di corrente istantanea che il componente può sopportare con una resistenza di 330ohm, infatti superata questa soglia di 0.1v ottieni:

la rottura anche del terzo led.

Come scelgo la resistenza da usare per un led ?

Se hai letto con attenzione il paragrafo precedente sai rispondere da solo a questa domanda o puoi applicare la legge di ohm al tuo progetto conoscendo la tensione e corrente di alimentazione del led che intendi utilizzare.

L’articolo Tinkercad simulazione led resistenze ha il solo scopo di mostrarti, in modo pratico, cosa accade ad un led quando questo viene sottoposto ad una tensione superiore a quella nominale con alcuni valori di resistenza.

E’ chiaro che si tratta di una simulazione e che ti consiglio di far sempre riferimento al data sheet del produttore del led che desideri utilizzare per evitare brutte sorprese.