W obwodzie szeregowym z diodą LED konieczny jest rezystor ograniczający prąd, ponieważ sama dioda nie "ustala" bezpiecznego prądu po podaniu napięcia zasilania. Punkt pracy diody opisują parametry IF (prąd przewodzenia) oraz UF (napięcie przewodzenia).
Zgodnie z II prawem Kirchhoffa napięcie zasilania rozkłada się na elementy w szeregu. Skoro zasilanie ma 5 V, a na diodzie ma się odkładać 2 V, to na rezystorze musi się odłożyć:
UR = 5 V − 2 V = 3 V.
Następnie stosujemy prawo Ohma dla rezystora:
R = UR / IF.
Prąd 20 mA zamieniamy na ampery: 20 mA = 0,02 A.
Stąd:
R = 3 V / 0,02 A = 150 Ω.
Warunek "dobierz z szeregu E12" oznacza, że wybieramy wartości preferowane. Szereg E12 ma 12 wartości bazowych na dekadę (m.in. 10, 12, 15, 18, …, 82), a konkretną rezystancję uzyskuje się przez mnożenie przez potęgi 10. Dlatego 150 Ω = 15 × 10¹ jest poprawną wartością E12.
Dlaczego pozostałe propozycje są błędne? Dają zbyt duży prąd, bo napięcie na rezystorze pozostaje 3 V:
- dla 100 Ω: I = 3 V/100 Ω = 30 mA (za dużo),
- dla 15 Ω: I = 3 V/15 Ω = 200 mA (zdecydowanie za dużo),
- dla 10 Ω: I = 3 V/10 Ω = 300 mA (zdecydowanie za dużo).
W praktyce zbyt mały rezystor powoduje przegrzewanie diody, spadek trwałości lub uszkodzenie, nawet jeśli chwilowo świeci jaśniej.
