Diody LED w kolorze niebieskim z wartością katalogową napięcia przewodzenia UD= 2 V oraz maksymalnym prądem przewodzenia ID= 15 mA powinny być podłączone do zasilacza o napięciu stałym Uz = 24 V. Jakie wartości powinien mieć dodatkowy rezystor Rz, który będzie współpracował z diodą w układzie szeregowym, aby nie przekroczyć dopuszczalnej wartości prądu diody oraz maksymalnej mocy P, wydzielającej się na rezystorze Rz?
Wybór wartości rezystora Rz na poziomie 1,5 kΩ oraz mocy 0,5 W jest poprawny, ponieważ zapewnia on odpowiednie warunki do pracy diody LED. Przy napięciu zasilania Uz = 24 V oraz napięciu przewodzenia diody UD = 2 V, różnica napięcia, która musi być wydana na rezystorze wynosi 24 V - 2 V = 22 V. Korzystając z prawa Ohma, możemy obliczyć wartość prądu I przez diodę, przyjmując maksymalną wartość prądu przewodzenia diody I_D = 15 mA. Zatem rezystor Rz obliczamy z wzoru: Rz = U/R = 22 V / 0,015 A = 1466,67 Ω, co zaokrąglamy do standardowej wartości 1,5 kΩ. Ponadto, moc wydzielająca się na rezystorze Rz można obliczyć jako P = I² * Rz = (0,015 A)² * 1500 Ω = 0,3375 W, co jest poniżej 0,5 W, co oznacza, że zastosowany rezystor o mocy 0,5 W wystarczy. Takie podejście pozwala na bezpieczne działanie diody LED oraz rezystora, co jest zgodne z dobrą praktyką projektowania obwodów elektronicznych, gdzie zawsze powinno się uwzględniać marginesy bezpieczeństwa.
Wartości 150 Ω oraz 1 W dla rezystora Rz są nieodpowiednie w kontekście obliczeń dla tego obwodu. Przede wszystkim, zastosowanie rezystora o wartości 150 Ω doprowadziłoby do zbyt dużego prądu przez diodę LED. Z obliczeń wynika, że przy takim rezystorze prąd I wynosiłby I = U/R = 22 V / 150 Ω = 0,1467 A (czyli 146,7 mA), co zdecydowanie przekracza maksymalną wartość prądu przewodzenia diody wynoszącą 15 mA. Taki prąd mógłby prowadzić do uszkodzenia diody, co jest sprzeczne z zasadami projektowania obwodów. Co więcej, moc wydzielająca się na rezystorze w tym przypadku wyniosłaby P = I² * R = (0,1467 A)² * 150 Ω = 3,23 W, co również znacznie przewyższa moc 1 W, co mogłoby skutkować przegrzaniem i uszkodzeniem rezystora. W praktyce inżynierskiej kluczowe jest, aby zawsze dobierać komponenty z odpowiednimi parametrami, uwzględniając nie tylko wartości nominalne, ale także marginesy bezpieczeństwa i standardy elektryczne, aby uniknąć awarii i zapewnić niezawodność układów elektronicznych. Wybór niewłaściwych wartości rezystorów i nieprzemyślane obliczenia mogą prowadzić do poważnych problemów, takich jak zwarcia czy uszkodzenia komponentów, co jest nieakceptowalne w profesjonalnych aplikacjach.