www.Hobby-Electronics.info

  • Vergroot lettergrootte
  • Standaard lettergrootte
  • Verklein lettergrootte

Leds

Inleiding

De afkorting led staat voor Light Emitting Diode (lichtgevende diode). Leds dissiperen veel minder vermogen dan lampen, en hebben een veel langere levensduur: ongeveer 100000 uur. Een gewone led brandt al bij een stroom van 10...20mA, en heeft een spanningsval van 1.5 tot 2 volt, afhankelijk van de kleur.

Met onderstaand schema kunnnen we leds testen en ermee experimenteren.

Vraag: Wat is een goede waarde voor R1? Veronderstel dat de spanningsval over led D1 2 volt is, en we er een stroom van 15mA door willen laten lopen.

Antwoord: De spanning over R1 zal 9V - 2V = 7V zijn. De stroom door R1 is uiteraard ook 15mA. R1 moet dus een waarde van 7V / 15mA = 467ohm hebben. Uit de E12-serie is 470ohm een goede keus.

Bij een led zit de kathode overigens aan de iets afgeplatte kant van de behuizing.

Wanneer we twee leds in serie zetten, wordt de spanningsval natuurlijk ook tweemaal zo groot. Voorschakelweerstand R1 wordt dan (9V - 4V) / 15mA = 333ohm. Uit de E12-serie kiezen we dan 330ohm.

Leds parallel zetten

We hebben al gezien dat als we we meerdere leds op een spanningsbron willen aansluiten, we de leds in serie kunnen zetten. Het zal echter duidelijk zijn dat de spanning die de bron afgeeft dan wel hoog genoeg moet zijn. Stel dat we 6 leds willen aansluiten. Wanneer we deze allemaal in serie zetten, wordt de spanningsval 6∙2V = 12V. Dit zal natuurlijk niet werken op een 9V-batterij.

We kunnen de 6 leds verdelen over 2 strengen van 3 leds elk:

De spanningsval over 3 leds is 6V. Over de voorschakelweerstand staat dus 9V - 6V = 3V. De stroom door elke streng blijft natuurlijk 15mA. De totale stroom door R1 is dus 2∙15mA = 30mA. De voorschakelweerstand R1 moet dus 3V / 30mA = 100ohm zijn.

Helaas zijn twee leds nooit identiek. De spanningsval over de ene zal altijd iets hoger zijn dan over de andere. Wanneer we leds parallel willen schakelen, kunnen we daarom beter elke streng zijn eigen voorschakelweerstand geven:

Over elke weerstand staat 3V en loopt 15mA. Elke weerstand moet dus 200ohm zijn. Uit de E12-reeks kiezen we 220ohm.

Leds aansluiten op het lichtnet

Allereerst een waarschuwing: raak bij het experimenteren nooit onderdelen aan wanneer de schakeling nog onder spanning staat! Wanneer u een schakelaar gebruikt om de spanning in- en uit te schakelen, zorg dan dat dit een dubbelpolige schakelaar is. Een simpele lampschakelaar schakelt meestal maar één van beide draden waardoor er nog spanning kan staan op de andere draad. Trek eventueel zekerheidshalve steeds de steker uit de contactdoos.

Op het eerste gezicht lijkt het aansluiten van een led op het lichtnet niets bijzonders; de spanning is 230V, de stroom 15mA, dus de voorschakelweerstand moet (230V - 2V)/15mA = 15.2kΩ zijn. Maar zo simpel is het helaas niet.

Allereerst is lichtnetspanning wisselspanning. De led zal dus de helft van de tijd sperren. Gedurende die tijd staat de volledige netspanning over de led. Dat zal de led niet overleven.

Het tweede probleem is het verstookte vermogen in de weerstand. Deze bedraagt ongeveer 228V∙15mA = 3.42W. Opeens is die led toch niet zo zuinig meer.

In bovenstaand schema is het eerste probleem opgelost door een 'gewone' diode (D2) anti-parallel over de led te zetten. Als de led spert, geleidt deze diode. Hierdoor kan er nooit meer dan zo'n 0.7V over de led staan. Zorg er zekerheidshalve voor dat deze diode wel de lichtnetspanning aankan; dan sneuvelt deze tenminste niet wanneer de led wordt losgekoppeld of kapot gaat. Een 1N4004 is prima geschikt.

Het probleem van het hoge vermogen hebben we opgelost door een deel van de voorschakelweerstand te vervangen door een condensator. Een condensator verstookt immers geen vermogen. De frequentie van het lichtnet is 50Hz. De impedantie van 220n is dus 1/(2∙π∙50∙220n) = 14.5kΩ. Ook deze condensator moet geschikt zijn voor het lichtnet. In serie met deze condensator zetten we nog een weerstand die de inschakelstroom beperkt. Parallel over de condensator staan nog twee weerstanden die hem ontladen wanneer de spanning wordt uitgeschakeld. Die zitten er dan ook voor onze eigen veiligheid: ze voorkomen dat we toch nog een schok kunnen krijgen nadat de steker uit de contactdoos is verwijderd.

De totale weerstand van C1 en R1 is bij 50Hz: √(1k2+14.5k2) = 14.5k. De stroom bedraagt dus 228/14.5k = 15.7mA. Het in R1 verstookte vermogen is nu I2∙R = 15.7mA2∙1k = 0.247W. Kies voor de zekerheid een weerstand van 0.5W.

Nog een laatste opmerking. Die 230V spanning waar we steeds mee rekenen is de RMS-waarde van de spanning. De topwaarde (amplitude) is 230V∙√2 = 325V. Er zal dus nooit meer stroom kunnen lopen dan (325V-2V)/(14.5k) = 22mA. Een gewone led kan dat prima verdragen. Het piekvermogen in R1 is dus 22mA2∙1k = 0.484W. Temeer reden er een exemplaar van 0.5W voor te nemen.

U bent bezoeker nummer: