¿Por qué se calienta mi resistencia?

Actualmente estoy usando resistencias de la serie 150R para limitar la corriente a cada segmento en una pantalla de 7 segmentos. Elegí 150R porque todas las "calculadoras de resistencia led" en línea sugieren este valor. La fuente de alimentación es de 5v / 2.5A.

La hoja de datos para estas pantallas (Kingbright SC52-11EWA) dice que los LED tienen un voltaje directo de 2.0 (2.5 máx.).

Para las pruebas, actualmente solo tengo un segmento conectado con una resistencia. Por alguna razón, después de unos minutos, la resistencia se calienta bastante. Las pantallas en sí no se calientan.

Cuando uso una resistencia 330R, todavía está ligeramente caliente pero un poco más fría que 150R. Sin embargo, la pantalla es notablemente más tenue, especialmente cuando se ve durante el día.

Nunca he tenido problemas con las resistencias que se calientan al encender los LED.

¿Qué estoy haciendo mal?
¿Qué resistencias de valor debo usar?

He adjuntado una imagen de la placa de pruebas, si es relevante (la pantalla es mucho más brillante que esto, el flash solo hace que se vea tenue).

prueba

led resistors heat

— usuario9993
fuente

Thw por lo que se calienta es obvia: wasted energy = heat.

— haneefmubarak

¿Por qué es "obvio"? No he tenido este problema antes con los LED de alimentación de 5v.

— user9993

Es obvio porque las resistencias desperdician la energía extra transformándola en calor. Por lo tanto, en lugar de preguntar por qué se está calentando, sería más sensato preguntar por qué se desperdicia tanta energía hasta el punto de poder sentirla.

— haneefmubarak

Es obvio porque esa es la única fuente de energía posible para calentar la resistencia. Para un caso de voltaje constante como este, la potencia convertida en calor es inversamente proporcional al valor de resistencia. Entonces, una resistencia de 330 ohmios disipará la mitad del calor. Que la temperatura aumente la mitad depende de los parámetros físicos que no nos haya proporcionado. ¿Utilizó anteriormente resistencias de medio vatio o multiplexó la pantalla?

— Joe Hass

@ScottSeidman: no, estás equivocado. Generará un poco más del doble de calor para la misma corriente. Pero la corriente será menos de la mitad. Al final, generará la mitad del calor: la forma fácil de comparar es V ^ 2 / R, ya que V es casi constante, solo vemos el 1 / R al comparar las dos resistencias.

— Chris Stratton

Respuestas:

Esto se puede calcular fácilmente.

La fuente de alimentación es de 5 V y el LED cae 2 V. Eso deja 3 V a través de la resistencia. 3 V / 150 Ω = 20 mA, que es una corriente máxima típica para LED pequeños. Eso significa que el LED se conduce correctamente.

Ahora mira la disipación de energía. 20 mA x 3 V = 60 mW. Eso está dentro de la capacidad de lo que parece ser una resistencia de "1/4 W" en su imagen. De nuevo, todo está bien.

Excave una hoja de datos para la resistencia y vea qué tan caliente se espera que se caliente si realmente fuera a disipar 1/4 W. Eso probablemente estaría en el rango de 150-200 ° C. Incluso a 150 ° C para 250 mW, y suponiendo 20 ° C para temperatura ambiente, tiene 130 ° C / 250 mW = 520 ° C / W. 60 mW, por lo tanto, calentaría la resistencia a 31 ° C, que definitivamente puede sentir. Si comienza a 20 ° C, entonces la resistencia estaría a 51 ° C, o 124 ° F. Por lo tanto, tiene mucho sentido que se sienta "cálido" o casi "caliente" para usted.

— Olin Lathrop
fuente

Me atrevo a sugerir mejorar la respuesta abordando rápidamente la pregunta básica primero, es decir: "¿por qué se calienta mi resistencia?" porque quizás al OP le falta esta información muy básica. Cualquier resistencia disipa energía de alguna manera y la mayoría (si no todas) lo hacen generando calor. Algunas veces ese calor es tan pequeño que pasa desapercibido y otras veces es muy notable, pero todas las resistencias se calientan en cierta medida cuando la corriente pasa a través de ellas.

— Dakatine

Calcular la salida térmica es fácil; predecir el aumento de la temperatura un poco más complicado, así que pensé que valía la pena hacer un experimento. He tenido una resistencia de 1/4 vatios, 150 ohmios en un suministro de banco de 3.3v por un tiempo, y apenas puedo distinguir el calor de ella. Pensé que los cables y los cables de clip podrían estar hundiéndolo, así que corté los cables y los inserté en una placa de prueba; tal vez sea un calentador de cabello, pero aún no a un nivel que notaría a menos que lo esperara. Mi compañero de trabajo piensa que tal vez pueda sentirlo si aísla la resistencia con el dedo por un momento.

— Chris Stratton

intente usar una resistencia de mayor potencia. Si actualmente está utilizando un 1/4 Watt 150R, pruebe con un 1/2 Watt de la misma resistencia.

— Miguel R
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Bienvenido a EESE, Miguel. Si lee la otra respuesta, publicada hace cinco años, verá cómo calcular la energía disipada en la resistencia y algunas pautas sobre cómo estimar la disipación esperada. El aspecto de "ingeniería" del sitio significa hacer cálculos de diseño.

— Transistor